电磁感应
考试时间:100分钟;满分:100分
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第I卷(选择题)
评卷人 得分 一、单项选择题(本题共7小题,每小题3分, 共21分)
1.如右图所示,将条形磁铁插入闭合线圈,第一次用时0.2s,第二次用时0.5s,并且两次磁铁的起始和终止位置相同,则( )
A.第一次线圈中的磁通量变化较大
B.第一次电流表○G的最大偏转角较大 C.第二次电流表○G的最大偏转角较大
D.若断开开关k,电流表○G均不偏转,故两次线圈两端均无感应电动势
2.(单选)如图(a)所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向。图(b)表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像,则磁场B随时间t变化的图像可能是下图中的( )
3.如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系统较大的线圈,其直流电阻与灯泡电阻相同.下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S,A灯逐渐变亮
B. 电路接通稳定后,流过B灯的电流时流过C灯电流的 C. 电路接通稳定后,断开开关S,C灯立即熄灭
D. 电路接通稳定后,断开开关S,A,B,C灯过一会儿才熄灭,且A灯亮度比B,C灯亮度高
4.如图所示,在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一直角三角形闭合导线框abc位于纸面内,框的ab边与bc边互相垂直.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始,线框匀速穿过两个磁场区域,速度方向与bc边平行,并垂直于磁场边界.以逆时针方向为线框中电流i的正方向,以下四个i-t关系示意图中正确的是:( )
5.如图所示,水平放置的U形线框abcd处于匀强磁场之中。已知导轨间的距离为L,磁场的进感应强度为B,方向竖直向下。直导线MN中间串有电压表(已知导线和电压表的总质量为m),水平跨接在动与ab和cd上,且与ab垂直,直导线与导轨之间的动摩擦因数为?,R为电阻,C我电容器。现令MN以速度v0向右匀速运动,用U表示电压表的读数,q表示电容器所带的电荷量,C表示电容器的电容,F表示对MN的拉力。因电压表的体积很小,其中导线切割磁感线对MN间电压的影响可忽略。则( )
1B2L2v0U?BLv0F???mgU?BLv02RA. B. q=0
B2L2v0q?BLCv0F?RF??mgU?0C. D. 6.奥斯特发现了电流能在周围产生磁场,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是( )
A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强 B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了 C.线圈A中的电流是恒定电流.不会产生磁场 D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场
7.如图所示,一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动,穿过具有一定宽度的匀强磁场区域,已知对角线AC的长度为磁场宽度的两倍且与磁场边界垂直.下面对于线框中感应电流随时间变化的图象(电流以ABCD顺序流向为正方向,从C点进入磁场开始计时)正确的是 ( )
评卷人 得分 二、多项选择题(本题共5道小题,每小题6分,共30分,全部选对得6分,选对但不全得3分,有选错得得0分)
8. 如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度朝两个方向匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( ) A.导体框所受安培力方向相同 B.导体框中产生的焦耳热相同。 C.导体框ad边两端电势差相等 D.通过导体框截面的电荷量相同
9. 如图所示电路为演示自感现象的实验电路,实验时,先闭合开关S,稳定后设通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡E的电流为I2,小灯泡处于正常发光状态。迅速断开开关S,可以观察到小灯泡闪亮一下后熄灭,在灯泡闪亮的短暂过程中,以下说法正确的是( )
A.线圈L中的电流I1逐渐减为零 B.线圈L两端a端电势高于b端
C.小灯泡中的电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反 D.小灯泡中的电流由I2逐渐减为零,方向不变
10. 一质量为m、电阻为r的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成300角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v ,则金属杆在滑行过程中( ) A.向上滑行的时间大于向下滑行的时间 B.向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等
C.在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量
12m(v0?v2)D.金属杆从开始上滑至返回出发点,电阻R上产生的热量为2
11. 如图所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电量为q时,棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )
1qRvA.运动的平均速度大于2 B.下滑的位移大小为BL B2L2vC.受到的最大安培力大小为Rsinθ D.产生的焦耳热为qBLv
12. 如图所示,为三个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向外、向里和向外,磁场宽度均为L,在磁场区域的左侧边界处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正,外力F向右
为正.则以下能反映感应电动势E和外力F随时间变化规律的图象是( )
第II卷(非选择题)
评卷人 得分 三、计算题(本题共3道小题, 共49分)
13.(14分)如图所示,空间存在竖直向下的有界匀强磁场B,一单匝边长为L,质量为m的正方形线框abcd放在水平桌面上,在水平外力作用下从左边界以速度v匀速进入磁场,当cd边刚好进入磁场后立刻撤去外力,线框ab边恰好到达磁场的右边界,然后将线框以ab边为轴,以角速度ω匀速翻转到图示虚线位置.已知线框与桌面间动摩擦因数为μ,磁场宽度大于L,线框电阻为R,重力加速度为g,求: (1)当ab边刚进入磁场时,ab两端的电压Uab; (2)水平拉力F的大小和磁场的宽度d; (3)匀速翻转过程中线框产生的热量Q.
14. (16分)如图所示,通过水平绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝铜线框,为了检测出个别未闭合的不合格线框,让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域(磁场方向垂直于传送带平面向下),观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出
未闭合的不合格线框。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直,MN与PQ间的距离为d,磁场的磁感应强度为B。各线框质量均为m,电阻均为R,边长均为L(L<d);传送带以恒定速度v0向右运动,