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1、
課時作業(yè)(三十三)
1.(2012·江蘇南通月考)電磁爐的工作原理是利用電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流,使鍋體發(fā)熱從而加熱食物.下列相關(guān)的說法中正確的是 ( )
A.鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關(guān)
B.電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作
C.金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物
D.電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成,以加快熱傳遞、減少熱損耗
[解析] 渦流是高頻交流電產(chǎn)生的磁場引起的電磁感應現(xiàn)象,故選項A正確、B錯誤;電磁爐表面一般用絕緣材料制成,避免產(chǎn)生渦流,鍋體用金屬制成利用渦流加熱食物,故選項C、D錯誤.
[
2、答案] A
2.(2012·湖南嘉興模擬)在豎直向下的勻強磁場中,將一水平放置的金屬棒PQ以初速度v0水平拋出,如右圖所示.棒在運動過程中始終保持水平,空氣阻力不計,那么,下列說法中正確的是 ( )
A.PQ棒兩端的電勢一定滿足φP<φQ
B.PQ棒中的感應電動勢越來越大
C.PQ棒中的感應電動勢越來越小
D.PQ棒中的感應電動勢保持不變
[解析] PQ棒水平切割磁感線,利用右手定則可判斷兩端的電勢一定滿足φP<φQ,A正確;因PQ棒水平方向速度不變,豎直方向不切割磁感線,所以PQ棒中的感應電動勢保持不變,D正確.
[答案] AD
3.如右圖所示,平行導軌間距為d,一
3、端跨接一個電阻R,勻強磁場的磁感應強度為B,方向垂直于平行金屬導軌所在平面.一根金屬棒與導軌成θ角放置,金屬棒與導軌的電阻均不計.當金屬棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導軌上滑行時,通過電阻R的電流是 ( )
A. B.
C. D.
[解析] 導體棒與磁場垂直,速度與磁場垂直且與棒長度方向垂直,由E=Blv,l=得I==,D正確.
[答案] D
4.(2012·徐州檢測)如圖所示,A、B、C是相同的白熾燈,L是自感系數(shù)很大、電阻很小的自感線圈.現(xiàn)將S閉合,下面說法正確的是 ( )
A.B、C燈同時亮,A燈后亮
B.A、B、C燈同時亮,然后A燈逐漸
4、變暗,最后熄滅
C.A燈一直不亮,只有B燈和C燈亮
D.A、B、C燈同時亮,并且亮暗沒有變化
[解析] 由于線圈的自感系數(shù)很大,在開關(guān)閉合瞬間線圈的阻礙作用很大,線圈中電流為零,所以電流通過A和B、C支路,三燈同時亮;隨著L中的電流增大,A中電流逐漸減小;由于線圈L的電阻很小,電路達到穩(wěn)定時燈泡A被線圈短路,燈泡A中電流為零,最后熄滅,故B項正確.
[答案] B
5.如右圖所示,兩塊水平放置的金屬板距離為d,用導線、開關(guān)S與一個n匝的數(shù)圈連接,線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場中.兩板間放一臺小壓力傳感器,壓力傳感器上表面絕緣,在其上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球
5、.開關(guān)S閉合前傳感器上有示數(shù),開關(guān)S閉合后傳感器上的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话耄畡t線圈中磁場的變化情況和磁通量變化率分別是 ( )
A.正在增強,= B.正在增強,=
C.正在減弱,= D.正在減弱,=
[解析] 開關(guān)S閉合后傳感器示數(shù)減小,說明帶電小球?qū)鞲衅鞯膲毫ψ冃。∏驇д?,說明金屬板上極板帶負電,由楞次定律判斷可知,線圈中感應電流的磁場方向是豎直向下的,從而推知題圖中的磁場正在增強;依題意知,閉合開關(guān)S后小球受重力mg.支持力FN和電場力F電而處于平衡狀態(tài),即F電+FN=mg,其中F電=q·,F(xiàn)N=mg,代入解得=,故選項B正確.
[答案] B
6.如右圖所示的電路中,兩個
6、相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流為I.然后,斷開S.若t′時刻再閉合S,則在t′前后的一小段時間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是 ( )
[解析] 閉合開關(guān)S,調(diào)整R,使兩個燈泡L1、L2發(fā)光亮度相同,電流為I,說明RL=R;若t′時刻再閉合S,流過電感線圈L和燈泡L1的電流迅速增大,電感線圈L產(chǎn)生自感電動勢,阻礙流過L1的電流i1增大,直至達到電流I,故選項A錯誤,B正確;而對于R和L2支路來說,流過燈泡L2的電流i2立即達到電流I
7、,故C、D均錯誤.
[答案] B
7.如右圖,垂直矩形金屬框的勻強磁場的磁感應強度為B,導體棒ab垂直線框兩長邊擱在框上,ab長為l,在Δt時間內(nèi),ab向右以速度v勻速滑過距離d,則 ( )
A.因右邊面積減小ld,左邊面積增大ld,則ΔΦ=2Bld,E=
B.因右邊面積減小ld,左邊面積增大ld,減小磁通量與增大磁通量相互抵消,ΔΦ=0,E=0
C.ΔΦ=Bld,E=
D.因ab棒做切割磁感線運動,所以不能用E=計算感應電動勢,只能用E=Blv計算感應電動勢
[解析] 磁通量的變化等于磁感應強度與導線掃過面積的乘積,即ΔΦ=Bld,故選項A、B均錯誤;感應電動勢E==
8、或E=Blv,故選項C正確,D錯誤.
[答案] C
8.(2012·揚州檢測)面積S=0.2 m2、n=100匝的圓形線圈,處在如下圖所示的勻強磁場內(nèi),磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律是B=0.02 t T.電阻R與電容器C并聯(lián)后接在線圈兩端,電阻R=3 Ω,電容C=30 μF,線圈電阻r=1 Ω.求:
(1)通過R的電流的大小和方向;
(2)電容器所帶的電荷量.
[解析] (1)通過圓形線圈的磁通量Φ變大,由楞次定律和安培定則知,線圈中感應電流的方向為逆時針,所以通過R的電流方向為由b到a.由法拉第電磁感應定律,線圈產(chǎn)生的感應電動勢為E===100×0.2×0.02 V=0.4
9、V,
由閉合電路歐姆定律,通過R的電流為
I== A=0.1 A.
(2)電容器兩端的電壓等于電阻R兩端的電壓,即
UC=UR=IR=0.1×3 V=0.3 V,
電容器所帶的電荷量為
Q=CUC=30×10-6×0.3 C=9×10-6 C.
[答案] (1)0.1 A,方向b→R→a (2)9×10-6C
9.(2012·無錫檢測)如右圖所示,在存在右邊界的垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域中有一個均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框.現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運動,運動中線框的AB邊始終與磁場右邊界平行.已知AB=BC=l,線框?qū)Ь€的總電阻
10、為R.則線框離開磁場的過程中 ( )
A.線框中的電動勢隨時間均勻增大
B.通過線框截面的電荷量為
C.線框所受外力的最大值為
D.線框中的熱功率與時間成正比
[解析] 三角形線框向外勻速運動的過程中,由于有效切割磁感線的長度L=vt,所以線框中感應電動勢的大小E=BLv=Bv2t,故選項A正確;線框離開磁場的運動過程中,通過線圈的電荷量Q=It=×Δt=,選項B正確;當線框恰好剛要完全離開磁場時,線框有效切割磁感線的長度最大,則F=BIl=,選項C錯誤;線框的熱功率為P=Fv=BIvt×v=,選項D錯誤.
[答案] AB
10.某學習小組設計了一種發(fā)電裝置如下圖甲所示,圖
11、乙為其俯視圖.將8塊外形相同的磁鐵交錯放置組合成一個高h=0.5 m、半徑r=0.2 m的圓柱體,其可繞固定軸OO′逆時針(俯視)轉(zhuǎn)動,角速度ω=100 rad/s.設圓柱外側(cè)附近每個磁場區(qū)域的磁感應強度大小均為B=0.2 T、方向都垂直于圓柱體側(cè)表面.緊靠圓柱外側(cè)固定一根與其等高、電阻R1=0.5 Ω的細金屬桿ab,桿與軸OO′平行.圖丙中阻值R=1.5 Ω的電阻與理想電流表A串聯(lián)后接在桿a、b兩端.下列說法正確的是 ( )
A.電流表A的示數(shù)約為1.41 A
B.桿ab產(chǎn)生的感應電動勢的有效值E=2 V
C.電阻R消耗的電功率為2 W
D.在圓柱體轉(zhuǎn)過一周的時間內(nèi),流過電
12、流表A的總電荷量為零
[解析] 圓柱體轉(zhuǎn)過一周為感應電動勢的4個周期,
T=== s.
金屬桿上感應電動勢的大小E′=Blv=Bhrω=2.0 V;感應電動勢的方向周期性變化,周期為 s,所以有效值E=2.0 V,則I==1.0 A,電阻R的電功率為P=I2R=1.5 W.電流在電流表中周期性變化,每個周期的總電流為零.
[答案] BD
11.如右圖所示,金屬桿ab放在光滑的水平金屬導軌上,與導軌組成閉合矩形電路,長l1=0.8 m,寬l2=0.5 m,回路總電阻R=0.2 Ω,回路處在豎直方向的磁場中,金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量M=0.04 kg的木塊,磁感應強度從B
13、0=1 T開始隨時間均勻增加,5 s末木塊將離開水平面,不計一切摩擦,g取10 m/s2,求回路中的電流強度.
[解析] 設磁感應強度B(t)=B0+kt,k是大于零的常量,
于是回路電動勢E==kS ①
S=l1×l2 ②
回路電流I= ③
桿受安培力
F(t)=BIl2=(B0+kt)Il2 ④
5秒末有
F(5)==Mg ⑤
可以得到k=0.2 T/s或k=-0.4 T/s(舍去),
解得I=0.4 A.
[答案] 0.4 A
12.(2012·長春調(diào)研)如圖甲所示,空間存在一寬度為2L的有界勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里.在光滑絕緣水平面內(nèi)有
14、一邊長為L的正方形金屬線框,其質(zhì)量m=1 kg、電阻R=4 Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v0=4 m/s勻減速進入磁場,線框平面與磁場垂直,外力F大小隨時間t變化的圖線如圖乙所示.以線框右邊剛進入磁場時開始計時,求:
(1)勻強磁場的磁感應強度B;
(2)線框進入磁場的過程中,通過線框的電荷量q;
(3)判斷線框能否從右側(cè)離開磁場?說明理由.
[解析] (1)由F—t圖象可知,線框加速度a==2 m/s2
框的邊長L=v0t-at2=(4×1-×2×12) m=3 m
t=0時刻線框中的感應電流I=
線框所受的安培力F安=BIL
由牛頓第二定律F1+F安=ma
又F1=1 N,聯(lián)立得B= T=0.33 T
(2)線框進入磁場的過程中,平均感應電動勢=
平均電流=
通過線框的電荷量q=t
聯(lián)立得q=0.75 C
(3)設勻減速運動速度減為零的過程中線框通過的位移為x,由運動學公式得0-v=-2ax
代入數(shù)值得x=4 m<2L
所以線框不能從右側(cè)離開磁場.
[答案] (1)0.33 (2)0.75
(3)不能從右側(cè)離開磁場 理由見解析
8