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2021-2022学年江西省赣州市赣县第三中学高二下学期期中复习一物理试题(解析版)
展开赣州市赣县第三中学2021-2022学年高二下学期期中复习一
物理试卷
一、单选题
1.如图所示,足够长的水平光滑金属导轨所在空间中,分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a质量为2m,导体棒b质量为m,长度均为l,电阻均为r,其余部分电阻不计。现使导体棒a获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度v0。除磁场作用外,两棒沿导轨方向无其他外力作用,在两导体棒运动过程中,下列说法错误的是( )
A.任何一段时间内,导体棒b的动能增加量小于导体棒a的动能减少量
B.任何一段时间内,导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反
C.全过程中,通过导体棒b的电荷量为
D.全过程中,两棒共产生的焦耳热为m
2.如图所示,粗细均匀的、电阻为r的金属圆环,放在图示的匀强磁场中,磁感应强度为B,圆环直径为l;长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上,以v0向右运动,当ab棒运动到图示虚线位置时,金属棒两端的电势差为( )
A.0 B.Blv0 C. D.
3.如图所示,两条相距的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为的电阻。质量为的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下,导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长。当该磁场区域以速度匀速地向右运动,刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小和方向为( )
A.0 B.,方向
C.,方向 D.,方向
4.如图所示,一正方形闭合导线框abcd,边长为L=0.1m,各边电阻均为1Ω,bc边位于x轴上,在x轴原点右0.2m、磁感应强度为1T的垂直纸面向里的匀强磁场区域。当线框以4m/s的恒定速度沿x轴正方向穿越磁场区域的过程中,ab边两端电势差Uab随位置变化的情况正确的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,水平面上足够长的平行直导轨左端连接一个耐高压的平行板电容器,竖直向下的匀强磁场分布在整个空间。导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动,在运动过程中导体杆始终与导轨接触良好。若不计一切摩擦和电阻,那么导体杆所受安培力以及运动过程中的瞬时速度v随时间t的变化关系图正确的是( )
A.B.
C. D.
6.如图所示在虚线MN右侧有匀强磁场,方向垂直纸面向里。闭合正方形线框ABCD在外力控制下以速度v向右匀速运动,在运动过程中B、D连线始终与边界MN垂直。以D点到达边界MN为计时起点,规定顺时针方向为电流正方向,则在线框进入磁场过程中,线框中电流I随时间t变化的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题
7.如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨间距为L,导轨下端接有电阻R,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用,金属棒沿导轨以速度v匀速下滑,则它在下滑h高度的过程中,以下说法正确的是( )
A.金属棒受到的安培力的功率为P=
B.作用在金属棒上各力的合力做功为零
C.重力做功等于金属棒克服恒力F做功
D.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热
8.如图所示,正方形MNPQ内的两个三角形区域存在匀强磁场,形状与MNPQ完全相同的闭合导线框M'N'P'Q'在外力作用下沿轴线OO'水平向左匀速运动。设通过导线框的感应电流为i,逆时针方向为电流的正方向,当t=0时M'Q'与NP重合,在M'Q'从NP运动到临近MQ的过程中,下列图像中不能反映i随时间t变化规律的是( )
A. B. C.D.
9.竖直放置的平行光滑导轨,其电阻不计,磁场方向如图所示,磁感应强度大小为B=0.5 T,导体ab及cd长均为0.2 m,电阻均为0.1 Ω,重均为0.1 N,现用力向上推动导体ab,使之匀速上升(与导轨接触良好),此时cd恰好静止不动,那么ab上升时,下列说法正确的是( )
A.ab受到的推力大小为4 N
B.ab向上的速度为2 m/s
C.在2 s内,推力做功转化的电能是0.4 J
D.在2 s内,推力做功为0.6 J
10.如图所示,导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形磁场区域abcd,ac垂直于导轨且平行于导体棒,ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反,导轨和导体棒的电阻均不计,下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图像正确的是(规定电流从M经R到N为正,安培力向左为正)( )
A. B.
C. D.
11.由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示。不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是( )
A.甲和乙都加速运动
B.甲和乙都减速运动
C.甲加速运动,乙减速运动
D.甲减速运动,乙加速运动
12.如图所示,边长为L、电阻不计的n匝正方形金属线框位于竖直平面内,连接的小灯泡的额定功率、额定电压分别为P、U,线框及小灯泡的总质量为m,在线框的下方有一匀强磁场区域,区域宽度为l,磁感应强度方向与线框平面垂直,其上、下边界与线框底边均水平。线框从图示位置开始静止下落,穿越磁场的过程中,小灯泡始终正常发光。则( )
A.有界磁场宽度l
C.线框匀速穿越磁场,速度恒为
D.线框穿越磁场的过程中,灯泡产生的焦耳热为mgL
13.如图所示,单匝线圈在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次( )
A.线圈中电动势之比为1︰1
B.线圈中电流之比为2︰1
C.通过线圈的电量之比为4︰1
D.线圈中产生的热量之比为2︰1
14.如图a,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图b所示规律变化时( )
A.在t1~t2时间内,L内有逆时针方向的感应电流
B.在t1~t2时间内,L有收缩趋势
C.在t2~t3时间内,L内有顺时针方向的感应电流
D.在t2~t3时间内,L有扩张趋势
15.如图所示,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则( )
A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭
C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同
D.电路接通稳定后,S断开时,B、C灯逐渐熄灭
16.如图甲所示,固定的光滑平行导轨(电阻不计)与水平面夹角为θ=30°,导轨足够长且间距L=0.5m,底端接有阻值为R=4Ω的电阻,整个装置处于垂直于导体框架向上的匀强磁场中,一质量为m=1kg、电阻r=1Ω、长度也为L的导体棒MN在沿导轨向上的外力F作用下由静止开始运动,拉力F与导体棒速率倒数关系如图乙所示.已知g=10 m/s2.则
A.v=5m/s时拉力大小为12N
B.v=5m/s时拉力的功率为70W
C.匀强磁场的磁感应强度的大小为2T
D.当棒的加速度a=8m/s2时,导体棒受到的安培力的大小为1 N
三、实验题
17.某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和a1b1固定在同一水平面内且相互平行,足够大的电磁铁(未画出)的S极位于两导轨的正上方,N极位于两导轨的正下方,一金属棒置于导轨上且与两导轨垂直。
(1)在图中画出连线,完成实验电路;要求滑动变阻器以限流方式接入电路,且在开关闭合后,金属棒沿箭头所示的方向运动。______
(2)为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度,有人提出以下建议:
A.适当减小两导轨间的距离
B.换一根更长的金属棒
C.适当增大金属棒中的电流
其中正确的是____(填入正确选项前的字母)。
(3)根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了____(填入正确选项前的字母)。
A.回旋加速器 B.电磁炮
C.质谱仪
18.在“研究电磁感应现象”的实验中。
(1)为判断线圈绕向,可将灵敏电流计G与线圈M连接,如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为沿________(选填“顺时针”或“逆时针”)由a端开始绕至b端。
(2)如图乙所示,如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关S后,将A线圈迅速从B线圈拔出时,电流计指针将________;A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,电流计指针将________。(以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)
(3)在图乙中,某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端,第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端慢慢滑到左端,发现电流计的指针摆动的幅度大小不同,第一次比第二次的幅度________(选填“大”或“小”)。
19.某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度,如图乙所示,___________。
(2)在实验中,让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E,改变速度多次实验,得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”,你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是:在时间内___________。
(3)得到多组与E的数据之后,若以E为纵坐标、为横坐标画出图象,发现图象是一条曲线,不容易得出清晰的实验结论,为了使画出的图象为一条直线,最简单的改进办法是以___________为横坐标。
(4)根据改进后画出的图象得出的结论是:在误差允许的范围内___________。
(5)其他条件都不变,若换用匝数加倍的线圈做实验,根据实验数据所作出的那条直线,其斜率___________(填“减半”“不变”或“加倍”)。
四、解答题
20.如图甲所示是宽度均为L=0.25 m的匀强磁场区域,磁感应强度大小B=1T,方向相反。一边长L=0.25 m、质量m=0.1 kg、电阻R=0.25Ω的正方形金属线框,在外力作用下,以初速度v=5m/s匀速穿过磁场区域。
(1)取顺时针方向为正,在图乙中作出i-t图像,并写出分析过程;
(2)求线框穿过磁场区域的过程中外力做的功。
21.如图所示,光滑平行金属导轨AB、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上,BP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨,导轨在B、D两点处平滑连接,水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、2m,电阻均为R,初始时,金属棒cd垂直放置在水平导轨上,金属棒ab从倾斜导轨上距底端距离为s处由静止释放,不计导轨电阻。求:
(1)金属棒cd的最大加速度am;
(2)金属棒cd的最大速度vm;
(3)流过金属棒ab的电荷量q;
(4)金属棒ab上产生的热量Qab。
22.如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨相距为L=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,下端通过导线连接阻值为R=1.5Ω的电阻,阻值为r=0.5的金属棒ab放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,整个装置处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=0.5T,使金属棒沿导轨由静止下滑,当金属棒下滑距离x=1.6m时,恰好达到最大速度。已知金属棒质量为m=0.05kg,重力加速度为g=10m/s2,求在此过程中:
(1)金属棒达到的最大速率;
(2)电阻R产生的焦耳热;
(3)通过电阻R的电荷量;
(4)此过程经历的时间。
23.如图甲所示,MN、PQ为水平放置的足够长平行光滑导轨,导轨间距为,导轨左端连接的定值电阻,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为,将电阻为(接入电路中的电阻)的金属棒ab垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨电阻不计,规定水平向右为x轴正方向,在处给棒一个向右的初速度,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,在运动过程中受的安培力FA随位移x的关系图象如图乙所示。求:
(1)金属棒速度时,金属棒受到安培力大小FA1;
(2)金属棒运动到时,速度大小v2;
(3)估算金属棒运动到的过程中克服安培力做功值WA。
24.如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,其宽度L=1m,一磁感应强度B=0.1T的匀强磁场,垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.60Ω的电阻,电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,下滑过程中ab始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示,图象中的OA段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计,g取10m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响),求
(1)金属棒ab运动的最大速度v的大小;
(2)金属棒达最大速度时a、b两端的电势差U;
(3)金属棒ab从静止开始运动的1.5s内,通过电阻R的电量q及电阻R上产生的热量Q。(结果保留两位有效数字)
复习卷1参考答案
1.D
AB.根据题意可知,两棒组成回路,电流相同,故所受安培力合力为零,动量守恒,故任何一段时间内,导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反;根据能量守恒定律可知,a的动能减少量等于b的动能增加量与回路中产生的焦耳热之和,AB正确;
CD.a、b两棒的速度最终相等,设为v,根据动量守恒定律可得对b棒,由动量定理有解得根据能量守恒定律,两棒共产生的焦耳热为D错误C正确。故选D。
2.D感应电动势左右侧圆弧均为半圆,电阻均为,并联的总电阻即外电路电阻
金属棒的电阻等效为电源内阻金属棒两端的电势差为路端电压
故D正确。故选D。
3.B金属杆相对于磁场向左运动,根据右手定则得,感应电流方向为,感应电动势为
根据闭合电路的欧姆定律得故选B。
4.B
分两部分研究,ab入磁场切割磁感线和dc入磁场切割磁感线,ab切割磁感线运动中,x在0~L范围,由楞次定律可知,线框的感应电流方向是逆时针,ab相当电源,a点的电势高于b点的电势,Uab>0,感应电动势E=BLv=1×0.1×0.4V=0.4V
Uab是外电压,则有:Uab=E=0.3V;
线框全部在磁场的运动中,x在L~2L的范围,线框的磁通量不变,没有感应电流产生,ab边两端电势差等于电动势,Uab=E=0.4V;
bc边切割磁感线,x在2L~3L范围,由楞次定律可知线框的感应电流方向是顺时针,dc相当于电源,a点的电势高于b点的电势,Uab>0,感应电动势 E=BLv=1×0.1×4V=0.4V
Uab是外电压,则有:Uab=E=0.1V。ACD错误,B正确。故选B。
5.C导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动,切割磁感线产生感应电动势,电容器充电,由于不考虑电阻,电容器两端电压与电动势相等,设充电电流为i,则有
则安培力为对导体杆由牛顿第二定律有即得即导体杆做匀加速直线运动,则安培力恒定
故选C。
6.A
线框进入磁场过程中,切割磁感线的有效长度先增大后减小,则感应电动势先增大后减小,感应电流也是先增大后减小,又由楞次定律可知感应电流方向是逆时针方向,则电流为负值,所以A正确;BCD错误;故选A。
7.BD
A.金属棒产生的感应电动势为电路中的感应电流为
金属棒所受的安培力大小为安培力的功率为
选项A错误;
B.金属棒沿导轨匀速下滑过程中,合外力为零,则合力做功为零,选项B正确;
C.设重力做功、恒力F做功、安培力做功分别为、、,因为金属棒匀速运动,根据动能定理得即
可知重力做功等于金属棒克服恒力F和克服安培力做功之和,选项C错误;
D.金属棒克服安培力做功等于整个回路产生的电能,故电阻上的焦耳热等于金属棒克服安培力做的功,选项D正确。故选BD。
8.ACD
在M'Q'运动到MNPQ中间位置过程,线框切割磁感线的有效长度L均匀减小,M'Q'从MNPQ中间位置运动到MQ位置过程,线框切割磁感线的有效长度L均匀增加;线框中感应电流
由于L先均匀减小后均匀增加,线框匀速运动过程感应电流i先均匀减小后均匀增加;磁感应强度垂直于纸面向里,在线框的整个运动过程中,穿过线框的磁通量始终增大,由楞次定律可知,感应电流始终沿逆时针方向,感应电流始终是正的,符合的图像只有B,不符合题意,符合题意的是A、C、D。故选ACD。
9.BC
A.对两导体棒组成的整体,合力为零,根据平衡条件,ab棒受到的推力为F=2mg=0.2 N
故A错误;
B.对ab棒,根据平衡条件,有F安=F-mg=mgF安=BILI=联立可得v=2 m/s
故B正确;
C.在2 s内,推力做功转化的电能全部转化为内能,有E=BLv代入数据得Q=0.4 J
故C正确;
D.在2 s内,推力做功为W=Fvt=0.8 J故D错误。故选BC。
10.AD
导体棒由b运动到ac过程中,切割磁感线的有效长度l随时间t均匀增大,由
E=Blv
可知,感应电动势E随时间t均匀增大,由闭合电路欧姆定律可知,感应电流I随时间t均匀增大,则导体棒受到的安培力大小F=IlB
随时间t增大得越来越快;由右手定则可知,感应电流的方向为由M经R到N,电流为正值,由左手定则可知,导体棒所受安培力水平向左,为正值。导体棒由ac运动到d的过程中,由题知E′=2Blv=2E则导体棒切割磁感线的有效长度l相同时I′=2I
导体棒切割磁感线的有效长度l随时间t均匀减小,则感应电流I′随时间t均匀减小,导体棒受到的安培力大小F′=I′lB=2F
随时间t减小得越来越慢;由右手定则可知,感应电流的方向为由N经R到M,电流为负值,由左手定则可知,导体棒所受安培力水平向左,为正值。综上所述,AD正确,BC错误。故选AD。
11.AB
设线圈到磁场的高度为h,线圈的边长为l,则线圈下边刚进入磁场时,有
感应电动势为两线圈材料相等(设密度为),质量相同(设为),则
设材料的电阻率为,则线圈电阻
感应电流为安培力为由牛顿第二定律有联立解得
加速度和线圈的匝数、横截面积无关,则甲和乙进入磁场时,具有相同的加速度。当时,甲和乙都加速运动,当时,甲和乙都减速运动,当时都匀速。故选AB。
12.BC
A.如果有界磁场的宽度l
C.由重力和安培力等大反向得代入解得故C正确;
D.线框穿越磁场的过程中,其动能没有变化,重力势能在减小,根据能量守恒定律,灯泡产生的焦耳热等于线框的重力势能减小量,即为2mgL,故D错误。
故选BC。
13.BD
A.由线圈中电动势可知,线圈第一次以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次又以速度2v匀速进入同一匀强磁场,线圈中电动势之比为2︰1,故A错误,不符合题意;
B.线圈中电动势之比为2︰1,线圈中电流之比为2︰1,故B正确,符合题意;
C.通过线圈的电量为所以通过线圈的电量之比为1︰1,故C错误,不符合题意;
D.线圈中产生的热量为
所以线圈中产生的热量之比为2︰1,故D正确,符合题意。故选BD。
14.AB
A.在t1~t2时间内,磁感应强度增加,根据增反减同可知,L内有逆时针方向的感应电流,A正确。
B.图线的斜率逐渐变大,经过导线中的电流变大,该电流激发出增大的磁场,该磁场通过圆环,在圆环内产生感应电动势和逆时针方向的感应电流,据结论“增缩减扩”可判断L有收缩趋势,B正确。
C.在t2~t3时间内,磁感应强度变化率一定,经过导线中的电流不变,故L磁通量没有变化,没有感应电流,C错误。
D.在t2~t3时间内,磁感应强度变化率一定,经过导线中的电流不变,故L磁通量没有变化,没有感应电流,L也就没有扩张的趋势,D错误。
故选AB。
15.AD
A.由图可知,电路中A灯与线圈L并联后与B灯串联,再与C灯并联。S闭合时,三个灯同时立即发光,由于线圈的电阻很小,逐渐将A灯短路,A灯逐渐熄灭,故A正确;
B.A灯逐渐熄灭,A灯的电压逐渐降低,B灯的电压逐渐增大,B灯逐渐变亮,故B错误;
C.电路接通稳定后,A灯被线圈短路,完全熄灭,B、C并联,电压相同,亮度相同,故C错误;
D.电路接通稳定后,S断开时,由于线圈中电流要减小,产生自感电动势,阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,这个自感电流通过B、C灯,所以,B、C灯逐渐熄灭,故D正确。
故选AD。
16.BCD
A.由图可知时,,对应图象的拉力,故选项A错误;
B.根据功率与速度的关系可得拉力的功率,故选项B正确;
C.导体棒的最大速度,所以最大速度,此时拉力最小,根据共点力平衡条件可得安,根据安培力的计算公式可得安,代入数据得,故选项C正确;
D.当棒的加速度时,拉力设为,速度为,根据牛顿第二定律可得,而,,整理可得, 解得(或舍去),所以此时的安培力为,故选项D正确.
17. 见解析 C B
(1)[1]电路连线如图;
(2)[2]根据公式可得,适当增加导轨间的距离或者增大电流,可增大金属棒受到的安培力,根据动能定理有则金属棒离开导轨时的动能变大,即离开导轨时的速度变大,A错误,C正确;若换用一根更长的金属棒,但导轨间的距离不变,安培力F不变,棒的质量变大,速度为速度变小,B错误。故选C。
(3)[3]根据磁场会对电流产生作用力的原理,人们发明了电磁炮;回旋加速器和质谱仪都是根据带电粒子在磁场中做圆周运动制成的,故选B。
18. 顺时针 向左偏 向右偏 大
(1)[1]将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时,穿过线圈的磁场方向向下,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,电流计指针向左偏转,说明电流从左端流入电流计,由安培定则可知,俯视线圈,其绕向为沿顺时针方向由a端开始绕至b端。
(2)[2][3]如图乙所示,如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,说明B中磁通量增加时电流计指针向右偏转;合上开关S后,将A线圈迅速从B线圈拔出时,穿过B线圈的磁通量减小,电流计指针将向左偏转;A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右移动时,A线圈中的电流增大,穿过B线圈的磁通量增加,电流计指针将向右偏转。
(3)[4]第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的右端快速滑到左端,A线圈的电流变化快,电流产生的磁场变化快,穿过B线圈的磁通量变化快,B线圈中的感应电动势大,感应电流大,电流计的指针摆动的幅度大;同理可知,第二次电流计的指针摆动的幅度小,故第一次比第二次指针摆动幅度大。
19. 5.665(5.663~5.667) 穿过线圈的磁通量的变化量 感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下,感应电动势与时间成反比) 加倍
【详解】
(1)[1]螺旋测微器固定刻度为,可动刻度为,所以最终读数为
(2)[2]在挡光片每次经过光电门的过程中,磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样,穿过线圈磁通量的变化量都相同。
(3)[3]根据,因不变,E与成正比,横坐标应该是。
(4)[4]感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下,感应电动势与时间成反比)。
(5)[5]匝数n加倍后,产生的感应电动势加倍,图象纵坐标加倍横坐标不变,所以新图象的斜率加倍。
20.(1),分析见解析;(2)1.875 J
(1)线框进入Ⅰ区域过程,电流I1==5A
由楞次定律及安培定则可知,此过程中电流为正值,时间间隔Δt1=0.05 s;
当线框由Ⅰ区域进入Ⅱ区域时,线框两条边都切割磁感线产生电动势,由右手定则可知右边电流向上,左边电流向下,因此叠加I2==10 A
电流为负值,时间间隔Δt2=0.05 s;
当线框出Ⅱ区域时,有I3==5 A,电流为正值,时间间隔Δt3=0.05 s,如图
(2)因为线框匀速运动,所以外力做的功等于电流做的功
W=RΔt1+RΔt2+RΔt3=1.875 J
21.(1);(2);(3);(4)mgssinθ
(1)设ab棒下滑到斜面底端时速度为v,由机械能守恒定律有
解得ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为
通过cd的电流为cd棒所受安培力为则最大加速度为联立解得
(2)当ab、cd棒共速时,cd棒速度最大,由动量守恒定律得解得
(3)设棒中平均电流为 ,对cd棒由动量定理得
又有联立解得
(4)由能量守恒定律得,两棒产生的总热量解得
ab棒与cd棒电阻相同,所以
22.(1) 2m/s;(2)0.225J;(3)0.4C;(4)1.2s
(1)金属棒产生的感应电动势为由闭合电路的欧姆定律可得
金属棒受到的安培力为F=BIL联立得当金属棒所受合外力为零时,速度最大,有mgsinθ=F
解得
(2)根据能量守恒定律,可得根据串联规律有联立方程,代入数据解得
(3)通过电阻的电荷量为电路中的平均感应电流为平均感应电动势为
联立方程,代入数据解得
(4) 由动量定理可得mgsinq t -t = mv = L联立方程,代入数据解得t=1.2s
23.(1)1.0N;(2)0.9m/s;(3)2.08J
(1)由法拉第电磁感应定律,感应电动势为E1=BLv1由闭合电路欧姆定律,回路中感应电流
由安培力公式FA1=BLI1联立解得FA1=1.0N
(2)由图乙可得,金属棒运动到x=3m处,受到的安培力FA2=0.9N,根据安培力公式F=BIL
可得解得v2=0.9m/s
(3)由FA-x图象中图线与x轴围成面积值就等于此过程安培力做的功,由图可得,在0~3m区域内大约有104个小方格,每个小方格面积值0.1×0.2=0.02J,所以此过程克服安培力做功
WA≈0.02×104=2.08J
24.(1)9m/s;(2)0.6V;(3)0.62C,0.10J
(1)由图象可得:时金属棒匀速运动的速度
(2)金属棒产生的感应电动势
(3)由公式得由图得x=5.6m,代入数据得q=0.62C
电路中的感应电流当金属棒匀速运动时,由平衡条件得
代入数据解得:在内,金属棒的重力势能转化为金属棒的动能和电路的内能,设电路中产生的总热量为Q,根据能量守恒定律得:
代入数据解得Q=0.155J则
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