资源描述
111一、选择题(每小题5分，共40分)1如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时()A电容器两端的电压为零B电阻两端的电压为BLvC电容器所带电荷量为CBLvD为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为【解析】当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，对电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为UEBLv，所带电荷量QCUCBLv，C正确；因匀速运动后MN所受合力为0，且此时无电流，故不受安培力即无需拉力便可做匀速运动，D错【答案】C2如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为()A2mgLB2mgLmgHC2mgLmgH D2mgLmgH【解析】设刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2.线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意mvmgH，mvmg2LmvQ.联立各式得Q2mgLmgH.C选项正确【答案】C3如图甲所示，abcd为用导体做成的框架，其所在平面与水平面成角，质量为m的导体棒MN与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，t=0时磁场方向向上，磁感应强度B的变化情况如图乙所示，MN始终静止.则在0t2时间段内，下面的分析正确的是 （ ）A.t1时刻回路中的感应电流为零 B.t1时刻MN受到的安培力为零C.MN中产生的感应电流随时间均匀变化 D.MN受到的安培力随时间均匀变化【解析】 本题考查电磁感应现象及磁场对电流的作用的知识.分析时要首先判断磁感应强度、磁通量的变化率的情况,然后再结合产生感应电流的条件和安培力公式进行分析.由图可知,t1时刻,磁通量的变化率不为0,所以仍然发生电磁感应现象,回路中有感应电流存在,A选项错误;但此时磁感应强度为0,所以MN不受安培力的作用,B选项正确;0t2时间内,磁通量的变化率不变,感应电动势不变,感应电流大小不变,C选项错误;由于磁感应强度B是均匀变化的,由F=BIL可知,安培力随时间均匀变化,D选项正确.【答案】B、D4.如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过粗金属环所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为 ( )A.EB.EC.EDE【答案】C5在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，图丙中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()【解析】由图乙可知，在01 s内，磁感应强度均匀增大，穿过线圈的磁通量均匀增大，由楞次定律可知线圈中产生恒定电流，其方向与正方向一致；13 s内，穿过线圈的磁通量不变，感应电动势为0；在35 s内，线圈中的磁通量均匀减小，由楞次定律可知线圈中产生恒定电流，其方向与正方向相反由图乙可知01 s内磁感应强度变化率是35 s内磁感应强度变化率的2倍，故产生的电动势为其2倍故A选项正确【答案】A6.如图所示，线圈内有理想边界的磁场，开关闭合，当磁感应强度均匀减小时，有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间，若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为d,粒子的质量为m，带电荷量为q，线圈面积为S,则下列判断中正确的是（ ）A.带电微粒带负电B.线圈内磁感应强度的变化率为C.当下极板向上移动时，带电微粒将向上运动D.当开关断开时带电微粒将做自由落体运动【解析】由于磁感应强度均匀减小，由楞次定律及右手定则可知电容器下极板带正电，带电微粒静止，说明其受到的电场力向上，故带电微粒带正电，选项A错误；由mg=及U=可得：=,选项B正确；当下极板向上移动时，两极板间距减小，由E=可知场强变大，则mg,故带电微粒将向上加速运动，选项C正确；开关断开时，电容器两极板间电压不变，故带电微粒仍静止，选项D错误.【答案】B、C7.如图所示，在两平行光滑导体杆上，垂直放置两导体ab、cd，其电阻分别为R1、R2，且R1F2，UabUcd BF1F2，UabUcdCF1F2，UabUcd DF1F2，UabUcd【答案】B8.在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO,已知ab=bc=cO=L/3,a、c与磁场中以O为圆心的同心圆（都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好.一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度顺时针匀速转动时（ ）A.Uac=2UbOB.Uac=2UabC.电容器带电量Q=D.若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零【答案】A二、非选择题(共60分)9. (14分)如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面磁感应强度随时间变化的规律是B(60.2t) T已知电路中的R14 ，R26 ，电容C30 F，线圈A的电阻不计，求：(1)闭合S后，通过R2的电流大小及方向(2)闭合S一段时间后，再断开S，S断开后通过R2的电荷量【解析】(1)由于磁感应强度随时间均匀变化，根据B(60.2t) T，可知0.2 T/s，所以线圈中感应电动势的大小为EnnS1000.20.2 V4 V.通过R2的电流强度为I A0.4 A.由楞次定律可知通过R2的电流的方向由上而下(2)闭合S一段时间后，电容器被充上一定的电荷量，此时其电压UIR20.46 V2.4 V.再断开S，电容器将放电，通过R2的电荷量就是C原来所带的电荷量：QCU301062.4 C7.2105 C.【答案】(1)0.4 A自上而下(2)7.2105 C10(15分)如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力F阻且线框不发生转动求：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.【解析】由线框在下落阶段匀速进入磁场可知，线框所受合力为零，由力的平衡知识可列力的平衡方程，其中安培力的表达式中含有v2，可解得，由线框离开磁场上升的过程和下落的过程，可根据动能定理列式求得离开磁场时的速度v1，线框在上升阶段通过磁场过程中，重力、阻力、安培力做功，其中产生的焦耳热Q为安培力做的负功值，由能量守恒可求得Q.(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间mgF阻，解得v2.(2)线框从离开磁场至上升到最高点的过程(mgF阻)hmv.线框从最高点回落至进入磁场瞬间(mgF阻)hmv.联立解得v1v2.(3)线框在向上通过磁场过程中mvmvQ(mgF阻)(ab)，v02v1.Qm(mg)2F(mgF阻)(ab)【答案】(1)(2)(3)m(mg)2F(mgF阻)(ab)11(14分)如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，两根长为L的完全相同的金属棒ab、cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，每根棒的质量均为m、电阻均为R.现对ab施加平行导轨向上的恒力F，当ab向上做匀速直线运动时，cd保持静止状态(1)求力F的大小及ab运动速度v的大小；(2)若施加在ab上的力的大小突然变为2mg，方向不变，则当两棒运动的加速度刚好相同时回路中的电流强度I和电功率P分别为多大？【解析】(1)ab棒所受合外力为零，FFabmgsin0.cd棒所受合外力为零，Fcdmgsin0.ab、cd棒所受安培力，FabFcdBILBL.联立解得Fmg，v.(2)对ab棒，根据牛顿第二定律，得FBILmgsinma1.对cd棒，根据牛顿第二定律，得BILmgsinma2.根据题意可知，两棒加速度相等，即a1a2.联立以上各式得I，P2I2R.【答案】(1)mg(2)12(17分)如图甲所示，空间存在B0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距L0.2 m，R是连接在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量为m0.1 kg的导体棒从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好图乙是棒的v-t图象，其中OA段是直线，AC是曲线，DE是曲线图象的渐近线，小型电动机在12 s末达到额定功率P4.5 W，此后保持功率不变除R外，其余部分电阻均不计，取g10 m/s2.(1)求导体棒ab在012 s内的加速度大小(2)求导体棒ab与导轨间的动摩擦因数及电阻R的值(3)若t17 s时导体棒ab达最大速度，且017 s内共发生位移100 m，试求1217 s内R上产生的热量【解析】抓住12 s和17 s两个时刻导体棒的运动学特征和动力学特征，即12 s时导体棒速度已知(可以从图象上读出)，加速度已知(可由斜率求出)，而且此时电动机已达额定功率；17 s时导体棒匀速运动，加速度为零把握住这两个状态，列方程求解(1)由图象知12 s末导体棒ab的速度为v19 m/s，在012 s内的加速度大小为a m/s20.75 m/s2.(2)t112 s时，导体棒中感应电动势为EBLv1，感应电流I，导体棒受到的安培力F1BIL，即F1.同理，F2.当t12 s时，F1 N0.5 N；当t17 s时，F2 N0.45 N.F1mgma，F2mg0.解得0.2，R0.4 .(3)012 s内，导体棒匀加速运动的位移s1t154 m.1217 s内，导体棒的位移s2100 m54 m46 m.由能量守恒：QPt2(mvmv)mgs2.代入数据解得Q12.35 J.【答案】(1)0.75 m/s2(2)0.20.4 (3)12.35 J111
展开阅读全文