1、选择题 如图所示,在图甲中是两根不平行的导轨,图乙中是两根平行的导轨,其它物理条件都相同,当金属棒MN在导轨上向右匀速运动时,在棒的运动过程中,将观察到
A.两个小电珠都发光,只是亮度不同
B.两个小电珠都不发光
C.L1发光且越来越亮,L2发光且亮度不变,
D.L1发光且亮度不变,L2始终不发光
参考答案:D
本题解析:在图甲中,导轨不平行,导体切割磁感线的有效长度均匀增加,所以感应电动势均匀增加,在原线圈中产生恒定的感应电动势,所以小电珠的亮度不变;在图乙中,导轨平行,导体切割磁感线的有效长度不变,所以感应电动势不变,在原线圈中不产生感应电动势,所以小电珠不亮,故选项D正确.注意:变压器对恒定电流没有变压作用。
本题难度:一般
2、计算题 如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5 m,电阻不计,左端通过导线与阻值R =2 W的电阻连接,右端通过导线与阻值RL =4 W的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l ="2" m,有一阻值r ="2" W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中).CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:
(1)通过小灯泡的电流.
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.
参考答案:(1)0.1A(2) 1m/s
本题解析:(1)在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,磁场变化导致电路中产生感应电动势.
电路为r与R并联,再与RL串联,电路的总电阻
=5Ω?①?
此时感应电动势
=0.5×2×0.5V=0.5V?②?
通过小灯泡的电流为:=0.1A?③?
(2)当棒在磁场区域中运动时,由导体棒切割磁感线产生电动势,电路为R与RL并联,再与r串联,此时电路的总电阻
=2+Ω=Ω?④?
由于灯泡中电流不变,所以灯泡的电流IL=0.1A,则流过棒的电流为
=0.3A?⑤?
电动势?⑥?
解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小
v=1m/s?⑦
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,在光滑绝缘的水平面上方,有两个方向相反的水平方向匀强磁场,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大,磁感应强度的大小分别为B1=B、B2=2B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框,以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为v/2,则下列结论中正确的是(?)
(A)此过程中通过线框截面的电量为?(B)此过程中回路产生的电能为0.5mv2
(C)此时线框的加速度为?(D)此时线框中的电功率为?
参考答案:C
本题解析:此过程通过线框截面的电荷量,初位置磁通量,末位置磁通量,所以通过线框横截面的电荷量,选项A错。根据功能关系,减少的动能等于系统产生的电能即,选项B错。线框右边切割磁感线,产生感应电动势,感应电流沿顺时针方向,左边框切割磁感线,产生感应电动势,感应电流同样沿顺时针方向,所以整个线框的电流,右边框受到安培力方向水平向左,左边框受到安培力水平向左,整个线框受到安培力,线框加速度,选项C对。此时线框中的电功率等于安培力做功的功率即,选项D错。
本题难度:一般
4、填空题 如图所示,磁场的方向垂直于xy平面向里,磁感强度B沿y方向没有变化,沿x方向均匀增加,每经过1cm增加量为1.0×10-4 T,即=1.0×10-4 T/cm,有一个长L=20cm,宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈,以v=20cm/s的速度沿x方向运动。则线圈中感应电动势E为____________,若线圈电阻R=0.02Ω,为保持线圈的匀速运动,需要外力大小为____________。
参考答案:4×10-5,4×10-7
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 用水平力F将矩形线框abcd水平向右以速度V匀速拉出磁场,开始时ab边和磁场边缘对齐,如下图所示,设匀强磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里,试针对这一过程,用能量转化守恒定律导出法拉第电磁感应定律.
参考答案:
本题解析:
外力做功W==·= ①
电流做功 ②
由能量守恒定律,因为线框是匀速拉出
所以:W= ③
由①②③得 证毕
本题难度:简单