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自感现象及其应用基础夯实1.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用.下面列举的四种器件中,在工作时利用了电磁感应现象的是()(导学号51130076)A.回旋加速器B.日光灯C.质谱仪D.速度选择器答案：B解析：日光灯是利用电磁感应原理.2.德国世界报曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率10 kMW、频率5 kMHz的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸,它将使方圆400500 m2地面内电场强度达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是()A.电磁脉冲引起的电磁感应现象B.电磁脉冲产生的动能C.电磁脉冲产生的高温D.电磁脉冲产生的强光答案：A解析：电磁脉冲引起的电磁感应现象使其周围产生强大的电场.3.(多选)边长为L的正方形金属框在水平恒力作用下,穿过如图所示的有界匀强磁场,磁场宽度为d(dL),已知ab边进入磁场时,线框刚好做匀速运动,则线框进入磁场过程和从磁场另一侧穿出过程相比较,说法正确的是()(导学号51130077)A.产生的感应电流方向相反B.所受安培力方向相反C.线框穿出磁场产生的电能和进入磁场产生的电能相等D.线框穿出磁场产生的电能一定比进入磁场产生的电能多答案：AD解析：根据楞次定律,产生的感应电流方向相反.线框穿出磁场时的速度比进入时的速度大,因此,线框穿出磁场产生的电能一定比进入磁场产生的电能多.4.(多选)如图所示,质量为m的铜质小闭合线圈静置于粗糙水平桌面上.当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动.则关于线圈在此过程中受到的支持力N和摩擦力f的情况,以下判断正确的是()(导学号51130078)A.N先大于mg ,后小于mgB.N一直大于mgC.f先向左,后向右 D.f一直向左答案：AD5.如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,L1、L2是两个完全相同的小灯泡.在开关S的闭合和断开的过程中,L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()A.S闭合,L1亮度不变,L2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,L2立即不亮,L1逐渐变亮B.S闭合,L1不亮,L2很亮;S断开,L1、L2立即不亮C.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2亮度不变;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭D.S闭合,L1、L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭答案：D解析：当开关S接通时,线圈L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,相当于L1和L2串接后与电源相连,L1和L2同时亮,随着线圈L中电流的增大,线圈L的直流电阻不计,线圈L的分流作用增大,通过L1的电流逐渐减小为零.由于总电阻变小,总电流变大,通过L2的电流增大,L2变得更亮.当开关S断开时,L2中无电流,立即熄灭,而线圈L将要阻碍本身的电流变化,线圈L与L1组成闭合电路,L1要亮一下后再熄灭.综上所述,选项D正确.6.(多选)如图所示,在水平面内固定一个“U”形金属框架,框架上置一金属杆ab,不计它们间的摩擦,在竖直方向有匀强磁场,则()(导学号51130079)A.若磁场方向竖直向上并增大时,杆ab将向右移动B.若磁场方向竖直向上并减小时,杆ab将向右移动C.若磁场方向竖直向下并增大时,杆ab将向右移动D.若磁场方向竖直向下并减小时,杆ab将向右移动答案：BD解析：根据楞次定律,当磁场减小时,杆ab将向右移动.7.(多选)如图所示电路中,L为自感系数很大的电感线圈,N为试电笔中的氖管(启辉电压约70 V),电源电动势约为10 V.已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围,则()A.S接通时,氖管不会亮B.S接通时启辉,辉光在a端C.S接通后迅速切断时启辉,辉光在a端D.S接通后迅速切断时启辉,辉光在b端答案：AD解析：S接通时,氖管不会亮;S接通后迅速切断时启辉,辉光在b端.8.如图甲所示,有一面积S=100 cm2的金属环与一电容器相连,电容C=100 pF,环中有垂直纸面向里均匀变化的磁场,磁感应强度的变化如图乙所示,则电容器的带电荷量是多少?(导学号51130080)解析：Q=CU=C=CS=1.010-11 C.9.如图所示,MN为金属杆,在竖直平面内贴着光滑金属导轨下滑,导轨的间距L=10 cm,导轨上端接有电阻R=0.5 ,导轨与金属杆电阻不计,整个装置处于B=0.5 T的水平匀强磁场中.若杆稳定下落时,每秒钟有0.02 J的重力势能转化为电能,则MN杆的下落速度是多大?解析：由平衡条件知mg=BL得到mg=,mgv=0.02 W得到v=2 m/s.能力提升10.面积S=0.2 m2、n=100匝的圆形线圈,处在如图所示的磁场内,磁感应强度随时间t变化的规律是B=0.02t(T),R=3 ,C=30 F,线圈电阻r=1 ,求:(1)通过R的电流大小和方向. (2)电容器的电荷量.解 (1)由楞次定律知,变大,线圈的感应电流方向为逆时针,所以通过R的电流方向为ba.由E=n=nS=0.4 V得I=0.1 A(2)UC=UR=IR=0.3 VQ=CUC=910-6 C.11.如图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1 m,两轨道之间用R=3 的电阻连接,一质量m=0.5 kg、电阻r=1 的导体杆与两轨道垂直,静止放在轨道上,轨道的电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图乙所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,当位移s=2.5 m时撤去拉力,导体杆又滑行了一段距离s后停下,在滑行s的过程中电阻R上产生的焦耳热为12 J.求:(导学号51130081)(1)导体杆运动过程中的最大速度vm.(2)拉力F作用过程中,通过电阻R上电量q.(3)拉力F作用过程中,电阻R上产生的焦耳热.解析：(1)由能量守恒定律可知,撤去外力F后金属棒滑行过程中动能转化为电能且QR=12 J,=3得到Qr=4 J由=QR+Qr得到 vm=8 m/s.(2)由q= C=1.25 C.(3)设匀速拉动时拉力为Fm ,则Fm=8 N由F-s图象可得:力F对金属棒做的功为WF=18 J由动能定理知WF-W安=-0导体杆克服安培力做的功等于回路中产生的电能Q=W安=WF-=18 J-16 J=2 J在拉力F作用过程中,电阻R上产生的焦耳热QR=Q=1.5 J.
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