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文档介绍
十年高考分类解析电磁感应
十年高考分类解析 电磁感应 总题数:72 题 第1题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅰ(新课程)) 题目 21.如图,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内),磁场方向垂直纸面朝里,另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程:①以速率v移动d,使它与ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半;③然后,再以速率2v移动c,使它回到原处;④最后以速率2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则 A. Q1=Q2=Q3=Q4 B. Q1=Q2=2Q3=2Q4 C. 2Q1=2Q2=Q3=Q4 D. Q1≠Q2=Q3≠Q4 答案 A 解析:由 ,可知,在四种移动情况下变化的面积是相同的,则磁通量的变化相同,跟移动的速度无关,跟移动的时间也无关,所以A选项正确。 第2题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅱ(新课程)) 题目 20.如图所示,位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨,处在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在的平面,导轨的一端与一电阻相连;具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab,使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势,i表示回路中的感应电流,在i随时间增大的过程中,电阻消耗的功率等于 A F的功率 B 安培力的功率的绝对值 C F与安培力的合力的功率 D iE 答案 BD 解析:ab棒在匀强磁场中运动,切割磁感线,产生感应电动势,产生感应电流,从而使ab棒在磁场中受到安培力作用,电路中所产生的电能是通过克服安培力做功实现的,电流通过电阻产生热量,电能转化为热量,遵循能量守恒,所以电阻消耗的功率就是ab棒上的电功率, ,也就是安培力的功率,由于安培力做负功,所以为安培力的功率的绝对值,所以B、D选项正确。因为不知ab棒的运动情况,所以不知道外力F与安培力数值是否相等,所以A选项错误。所以B、D选项正确。 第3题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综天津卷(新课程)) 题目 20.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1所示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图2变化时,图3中正确表示线圈中感应电动势E变化的是 答案 A 解析:由法拉第电磁感应定律,,在,B均匀增大,则为一恒量,则E为一恒量,再由楞次定律,可判断感应电动势为顺时针方向,则电动势为正值,在,B不变化,则感应电动势为零,在 ,B均匀增大,则为一恒量,但B变化的较慢,则E为一恒量,但比小,再由楞次定律,可判断感应电动势为逆时针方向,则电动势为负值,所以A选项正确。 第4题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷(新课程)) 题目 10.如图4所示,用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为、下弧长为的金属线框的中点联结并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2、下弧长为2的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且<<L。先将线框拉开到如图4所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是 A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为 B.金属线框离开磁场时感应电流的方向为 C.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D.金属线框最终将在磁场内做简谐运动 答案 D 第5题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 12.如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为V时,受到安培力的大小为F.此时 (A)电阻R1消耗的热功率为Fv/3. (B)电阻 R0消耗的热功率为 Fv/6. (C)整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ. (D)整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v. 答案 BC 第6题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综四川卷(新课程)) 题目 17.如图所示,接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中,一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动,其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。图中O位置对应于弹簧振子的平衡位置,P、Q两位置对应于弹簧振子的最大位移处。若两导轨的电阻不计,则 A.杆由O到P的过程中,电路中电流变大 B.杆由P到Q的过程中,电路中电流一直变大 C.杆通过O处时,电路中电流方向将发生改变 D.杆通过O处时,电路中电流最大 答案 D 解析:,导体杆从O到P,速度减小,电流减小,A选项错误。当导体杆从P运动到O再运动到Q,速度先增加再减小,在平衡位置O处速度最大,电流先增大再减小,B选项错误,D选项正确。杆通过O处时,速度方向不变,电流方向也不变,C选项错误。 第7题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综重庆卷(新课程)) 题目 21.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度V2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是 A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+ B.cd杆所受摩擦力为零 C.回路中的电流强度为 D.μ与V1大小的关系为μ= 答案 AD 解析:ab棒切割磁感线产生感应电动势,cd棒不切割磁感线,整个回路中的感应电动势回路中感应电流C选项错误。ab棒受到的安培力为ab棒沿导轨匀速运动,受力平衡。ab棒受到的拉力为A选项正确。cd棒所受摩擦力为 B选项错误。cd棒也匀速直线运动,受力平衡, ,D选项正确。所以A、D选项正确。 第8题(2005年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅰ(新课程)) 题目 19.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l。 t=0时刻,bc边与磁场区域边界重合(如图)。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是 (不定项选择) 答案 B 解析:当线圈进入磁场的过程中,由楞次定律可判断感应电流的方向为a—d—c—b—a,与规定的电流方向相反,所以电流值为负值,当线圈出磁场的过程中,由楞次定律可判断感应电流的方向为a—b—c—d—a,与规定的电流方向相同,所以电流值为正值,又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加,则感应电动势逐渐增大,感应电流逐渐增大,所以B选项正确。 第9题(2005年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅱ(新课程)) 题目 20.处在匀强磁场中的矩形线圈abcd,以恒定的角速度绕ab边转动,磁场方向平行于纸面并与ab垂直。在t=0时刻,线圈平面与纸面重合(如图),线圈的cd边离开纸面向外运动。若规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正,则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是 (不定项选择) 答案 C 解析:矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生交流电,在t=0时刻,线圈和中性面垂直,所以产生的图象是余弦图象,再由楞次定律可判断出电流为a→b→c→d→a的方向,所以C选项正确。 第10题(2005年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅲ(新课程)) 题目 16.如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N 极朝下。当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部), (不定项选择) A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引 B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥 C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引 D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥 答案 B 解析:由楞次定律和安培定则可判断出感应电流的方向如图所示,由楞次定律知感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,所以线圈对磁铁起着排斥作用,所以B选项正确。 第11题(2005年普通高等学校夏季招生考试理综天津卷(新课程)) 题目 16.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为 (不定项选择) A B C D 答案 B 解析:P=,所以R=====,所以B选项正确。 第12题(2005年普通高等学校夏季招生考试大综辽宁卷(新课程)) 题目 34.如图4所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd、b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小, A.流过固定电阻R的感应电流由b到d B.流过固定电阻R的感应电流由d到b C.流过固定电阻R的感应电流由b到d D.流过固定电阻R的感应电流由d到b 答案 A 解析:导体杆向右匀速直线运动产生的感应电动势为Blv,R和导体杆形成一串联电路,由分压原理得 U=·R=Blv,由右手定则可判断出感应电流方向由N→M→b→d,所以A选项正确。 第13题(2005年普通高等学校春季招生考试理综北京卷(新课程)) 题目 21.一个边长为6 cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为……………………………………( ) A.×10-5A B.×10-5A C.×10-5A D.×10-5A 答案 B 第14题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷(旧课程)) 题目 19.一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图1所示。磁感应强度B随t的变化规律如图2所示。以I表示线圈中的感应电流,以图1中线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的I-t图中正确的是…………………………( ) 答案 A 第15题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅲ(新课程)) 题目 19.一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则……………………………( ) A.ε=πfl2B,且a点电势低于b点电势 B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势 C.ε=πfl2B,且a点电势高于b点电势 D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势 答案 A 第16题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅳ(新课程)) 题目 15.如图所示,在x≤0的区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xy平面(纸面)向里。具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy平面内,线框的ab边与y轴重合。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动,则线框中的感应电流I(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图线I-t图可能是下图中的哪一个?………………………( ) 答案 D 第17题(2004年普通高等学校夏季招生考试物理江苏卷(新课程)) 题目 6.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右).则……( ) A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a B.导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右 D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左 答案 D 第18题(2004年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 4.两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环.当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示方向的感应电流,则………………………………………………( ) (A)A可能带正电且转速减小 (B)A可能带正电且转速增大 (C)A可能带负电且转速减小 (D)A可能带负电且转速增大 答案 BC 第19题(2003年普通高等学校夏季招生考试大综广东、广西、河南卷(旧课程)) 题目 34.如图4所示,ab为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属圆环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;A为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图,则此时刻……………( ) 图4 A.有电流通过电流表,方向由;作用于ab的安培力向右 B.有电流通过电流表,方向由;作用于ab的安培力向左 C.有电流通过电流表,方向由;作用于ab的安培力向右 D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零 答案 A 第20题(2003年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 6.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是…………………………( ) (不定项选择题) 答案 B 第21题(2002年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷(旧课程)) 题目 17.图中EF、GH为平行的金属导轨,其电阻可不计,R为电阻器,C为电容器,AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB( ) A.匀速滑动时,I1=0,I2=0 B.匀速滑动时,I1≠0,I2≠0 C.加速滑动时,I1=0,I2=0 D.加速滑动时,I1≠0,I2≠0 答案 D 第22题(2002年普通高等学校夏季招生考试理综天津、山西、江西卷(新课程)) 题目 20.图中MN、GH为平行导轨,AB、CD为跨在导轨上的两根横杆,导轨和横杆均为导体。有匀强磁场垂直于导轨所在平面,方向如下图。用I表示回路中的电流………………………………………………( ) A.当AB不动而CD向右滑动时,I≠0且沿顺时针方向 B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时,I=0 C.当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时,I=0 D.当AB、CD都向右滑动,且AB速度大于CD时,I≠0且沿逆时针方向 答案 C 第23题(2002年普通高等学校夏季招生考试大综江苏河南卷(旧课程)) 题目 30.如图6所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则………………………………( ) 图6 A.ef将减速向右行动,但不是匀减速 B.ef将匀减速向右运动,最后停止 C.ef将匀速向右运动 D.ef将往返运动 答案 A 第24题(2002年普通高等学校夏季招生考试大综广东、广西卷(旧课程)) 题目 29.如图3所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则…………………………………( ) 图3 A.ef将减速向右行动,但不是匀减速 B.ef将匀减速向右运动,最后停止 C.ef将匀速向右运动 D.ef将往返运动 答案 A 第25题(2002年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 5.如下图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球,同时从A、B管上端的管口无初速翻译,穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是( ) (不定项选择题) (A)A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的. (B)A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的. (C)A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的. (D)A管是用胶木制成的,B管是用铝制成的. 答案 AD 第26题(2001年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷(旧课程)) 题目 5.如图所示,虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域,ab=2bc,磁场方向垂直于纸面;实线框是一正方形导线框,边与ab边平行,若将导线框匀速地拉离磁场区域,以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功,W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功,则( ) (不定项选择题) A.W1=W2 B.W2=2W1 C.W1=2W2 D.W2=4W1 答案 B 第27题(2001年普通高等学校夏季招生考试物理广东、河南卷(旧课程)) 题目 7.如图所示,虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域,ab=2bc,磁场方向垂直于纸面;实线框是一正方形导线框,边与ab边平行.若将导线框匀速地拉离磁场区域,以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功,W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功,则( ) (不定项选择题) A.W1=W2 B.W2=2W1 C.W1=2W2 D.W2=4W1 答案 B 第28题(2001年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 5.如图所示,有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下.经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则( ) (不定项选择题) A.如果B增大,vm将变大 B.如果变大,vm将变大 C.如果R变大,vm将变大 D.如果m变小,vm将变大 答案 BC 第29题(2001年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 6.如图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通.当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放.则( ) (不定项选择题) A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用 B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用 C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用 D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长 答案 BC 第30题(2001年普通高等学校夏季招生考试大综上海卷(理科使用)) 题目 六、物理学家麦克斯韦总结了库仑、法拉第等人的研究成果,建立了完整的电磁理论。请回答下列电磁理论研究中的有关问题: 13.法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场。图为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图,以下几种说法正确的是( ) A.a、b为异种电荷,a带电量大于b带电量 B. a、b为异种电荷,a带电量小于b带电量 C.a、b为同种电荷,a带电量大于b带电量 D. a、b为同种电荷,a带电量小于b带电量 14.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感生电流方向是( ) A.a→G→b B.先a→G→b后 b→G→a C.b→G→a D.先b→G→a后a→G→b 15.某实验小组用三只相同的小灯泡,联成如图所示的电路,研究串并联电路特点。实验中观察到的现象是( ) A.K2断开,K1与a连接,三只灯泡都熄灭 B. K2断开,K1与b连接,三只灯泡亮度相同 C. K2闭合,K1与a连接,三只灯泡都发光,L1、L2亮度相同 D. K2闭合,K1与b连接,三只灯泡都发光,L3亮度小于L2的亮度 答案 六、13.B 14.D 15.D 第31题(2000年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 10.如图(a),圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q、P和Q其轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(b)所示.P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则( ) (不定项选择题) A.t1时刻N>G B.t2时刻N>G C.t3时刻N<G D.t4时刻N=G 答案 AD 第32题(2000年普通高等学校春季招生考试物理京皖卷(旧课程)) 题目 9.一矩形线圈abcd处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与ab垂直,当线圈以角速度ω绕ab转动时,感应电动势的最大值为ε1,线圈受到的最大磁力矩为M1;当以角速度ω绕中心轴oo′转动时,感应电动势的最大值为ε2,最大磁力矩为M2,则ε1∶ε2和M1∶M2分别为( ) (不定项选择题) A.1∶1,1∶1 B.1∶1,1∶2 C.1∶2,1∶1 D.1∶2,1∶2 答案 A 第33题(1999年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷) 题目 (1999年全国,12)一匀强磁场,磁场方向垂直纸面,规定向里的方向为正,在磁场中有一细金属圆环;线圈平面位于纸面内,如图13-15(a)所示,现令磁感强度B随时间t变化,先按图13-15(b)中所示的oa图线变化,后来又按图线bc和cd变化,令、、分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小,、、分别表示对应的感应电流,则 (A)>,沿逆时针方向,沿顺时针方向 (B)<,沿逆时针方向,沿顺时针方向 (C)<,沿顺时针方向,沿逆时针方向 (D)=,沿顺时针方向,沿顺时针方向 图13-15 答案 答案:BD 第34题(1999年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷) 题目 (1999年全国,6)如图13-3所示,为地磁场磁感线的示意图.在北半球地磁场的竖直分量向下.飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度不变.由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2 (A)若飞机从西往东飞,U1比U2高 (B)若飞机从东往西飞,U2比U1高 (C)若飞机从南往北飞,U1比U2高 (D)若飞机从北往南飞,U2比U1高 图13-3 答案 答案:AC 第35题(1999年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 (1999年上海,6)如图13-4所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环.导线abcd所围区域内磁场的磁感强度按图13-5中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体圆环将受到向上的磁场作用力 图13-4 图13-5 答案 答案:A 第36题(1998年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷) 题目 (1998年全国,5)如图13-13所示,一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,一边长为20cm的正方形导线位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行,取它刚进入磁场的时刻t=0,在图13-14所示图线中,正确反映感应电流强度随时间变化规律的是 图13-13 图13-14 答案 答案: C 第37题(1998年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 (1998年上海,9)如图13-2所示,在一固定圆柱形磁铁的N极附近置一平面线圈abcd,磁铁轴线与线圈水平中心线xx′轴重合.下列说法正确的是 (A)当线圈刚沿xx′轴向右平移时,线圈中有感应电流,方向是abcda (B)当线圈刚绕xx′轴转动时(ad向外,bc向里),线圈中有感应电流,方向为abcda (C)当线圈刚沿垂直纸面方向向外平移时,线圈中有感应电流,方向为adcba (D)当线圈刚绕yy′轴转动时(ab向里,cd向外),线圈中有感应电流,方向为abcda 图13-2 答案 答案:CD 第38题(1997年普通高等学校夏季招生考试物理全国卷) 题目 (1997年全国,13)如图13-19所示的电路中,和是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略.下列说法正确的是 (A)合上开关K接通电路时,先亮,后亮,最后一样亮 (B)合上开关K接通电路时,和始终一样亮 (C)断开开关K切断电路时,立刻熄灭,过一会儿才熄灭 (D)断开开关K切断电路时,和都要过一会儿才熄灭 图13-19 答案 答案:AD 第39题(1997年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 (1997年上海,二、3)如图12-3所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直纸面向外运动,可以 (A)将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极 (B)将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极 (C)将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极 (D)将a、c端接在交流电源的一端,b、d接在交流电源的另一端 图12-3 答案 答案:ABD 第40题(1997年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 (1997年上海,一、4)一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,如图13-11所示,则图13-12所示较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是(线圈中电流以图示箭头为正方向) 图13-11 图13-12 答案 答案:B 第41题(2006年普通高等学校夏季招生考试理综北京卷(新课程)) 题目 24. 磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。 如图2所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m。工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=0.20 Ω·m。 (1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向; (2)船以υS=5.0 m/s的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以5.0 m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到υd=8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U感; (3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按U′=U-U感计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力。当船以υS=5.0 m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率。 答案 (1)796.8N 对海水推力的方向沿y轴正方向(向右) (2) 9.6V (3)2880W 解析:(1)根据安培力公式,推力F1=I1Bb,其中I1=,R=ρ 则F1=Bb=B=796.8 N 对海水推力的方向沿y轴正方向(向右) (2)U感=Bvdb=9.6 V (3)根据欧姆定律,I2==600 A 安培推力F2=I2Bb=720 N 对船的推力F=80%F2=576 N 推力的功率P=FvS=80%F2vS=2880 W 第42题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理江苏卷(新课程)) 题目 19.如图所示,顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度υ0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶角O处.求: (1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向. (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式. (3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q. (4)若在t0时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x. 答案 (1)0到t时间内,导体棒的位移 x=v0t t时刻,导体棒的长度 l=x 导体棒的电动势 E=Blv0 回路总电阻 R=(2x+x)r 电流强度 I= 电流方向 b→a (2)F=BlI= (3)解法一 t时刻导体棒的电功率 P=I2R′= ∵P∝t ∴Q= (3)解法二 t时刻导体棒的电功率 P=I2R′ 由于I恒定, R′=v0rt∝t 因此, =I2=I2 Q=t= (4)撤去外力后,设任意时刻t导体棒的坐标为x,速度为v,取得短时间Δt或很短距离Δx 解法一 在t~t+Δt时间内,由动量定理得 BlIΔt=mΔv ∑(lvΔt)=∑mΔv ΔS=mv0 扫过面积 ΔS= (x0=v0t0) 得 x= 或 设滑行距离为d 则 ΔS=d 即 d2+2v0t0d-2ΔS=0 解之 d= -v0t0+ (负值已舍去) 得x=v0t0+d= = 解法二 在x~x+Δx,由动能定理得 FΔx=mv2-m(v-Δv)2=mvΔv(忽略高阶小量) 得∑Δs=∑mΔv ΔS=mv0 以下解法同解法一 解法三(1) 由牛顿第二定律得 F=ma=m 得 Ft=mv 以下解法同解法一 解法三(2) 由牛顿第二定律得 F=ma=m=m 得 Fx=mvv 以下解法同解法二 第43题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷(新课程)) 题目 16.如图11所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆和,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度撞击杆的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆初始位置相距为S。求: (1)回路内感应电流的最大值; (2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量; (3)当杆与杆的速度比为时,受到的安培力大小。 答案 第44题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 A类题(适合于使用一期课改教材的考生) 2A.如图所示,同一平面内有两根互相平行的长直导线1和2,通有大小相等、方向相反的电流,a、b两点与两导线共面,a点在两导线的中间与两导线的距离均为r,b点在导线2右侧,与导线2的距离也为r.现测得a点磁感应强度的大小为B,则去掉导线1后,b点的磁感应强度大小为 ,方向 . B类题(适合于使用二期课改教材的考生) 2B.如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数分别为n1和n2, 当负载电阻R中流过的电流为I时,原线圈中流过的电流为 ;现减小负载电阻R的阻值,则变压器的输入功率将 (填“增大”、“减小”或“不变”). 答案 2A.,垂直纸面向外 2B.,增大 第45题(2006年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 22.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人磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动.求: (1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度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. 答案 解:(1)下落阶段匀速进入, (2)由动能定理知, 由以上两式及第(1)问结果得: (3)分析线框在穿越磁场的过程,设刚进入磁场时速度为v0,由功能关系有: 第46题(2005年普通高等学校夏季招生考试理综天津卷(新课程)) 题目 23.图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W,重力加速度取10m/s2,试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。 答案 23.答案:v=4.5 m/s,R2=6.0 Ω 解析:由能量守恒,有 mgv=P 代入数据解得 v=4.5m/s 又 E=BLv 设电阻R1与R2的并联电阻为R外 ,ab棒的电阻为r,有 I= P=IE 代入数据解得 R2=6.0Ω 第47题(2005年普通高等学校春季招生考试理综北京卷(新课程)) 题目 25.近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术——航天飞缆, 航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力,它还能清理“太空垃圾”等。从1967年至1999年的17次试验中,飞缆系统试验已获得部分成功。该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释。 下图为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体P,Q的质量分别为mP,mQ,柔性金属缆索长为l,外有绝缘层,系统在近地轨道作圆周运动,运动过程中Q距地面高为h。设缆索总保持指向地心,P的速度为vp。已知地球半径为R,地面的重力加速度为g。 (1)飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。设缆索中无电流,问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于vP,求P、Q两端的电势差; (2)设缆索的电阻为R1,如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流,相应的电阻为R2,求缆索所受的安培力多大; (3)求缆索对Q的拉力FQ。 答案 25.(1)缆索的电动势 E=BLvp P、Q两点电势差 UPQ=BlvP,P点电势高 (2)缆索电流 I== 安培力FA=IlB= (3)Q的速度设为vQ,Q受地球引力和缆索拉力FQ作用 G-FQ=mQ ① P、Q角速度相等 = ② 又 g= ③ 联立①、②、③解得FQ=mQ[] 第48题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷Ⅱ(新课程)) 题目 24.图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的,距离为l1;c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为m1和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率大小和回路电阻上的热功率。 答案 24. 设杆向上运动的速度为v,因杆的运动,两杆与导轨构成的回路的面积减小,从而磁通量也减小。由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势的大小为 ε=B(l2-l1)v ① 回路中的电流 I=, ② 电流沿顺时针方向。两金属杆均要受到安培力作用,作用于杆x1y1的安培力为 f1=Bl1I, ③ 方向向上,作用于杆x2y2的安培力为 f2=Bl2I, ④ 方向向下。当杆做匀速运动时,根据牛顿第二定律有 F-m1g-m2g+f1-f2=0 ⑤ 解以上各式,得 I=, ⑥ v=R ⑦ 作用于两杆的重力的功率的大小为 P=(m1+m2)gv ⑧ 电阻上的热功率 Q=I2R ⑨ 由⑥⑦⑧⑨式,可得 P=R(m1+m2)g ⑩ Q=[]2R 第49题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综北京卷(旧课程)) 题目 23.如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L。M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。 (1)由b向a方向看到的装置如图2所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图; (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小; (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。 答案 第50题(2004年普通高等学校夏季招生考试理综天津卷(新课程)) 题目 25.磁流体发电是一种新型发电方式,图1和图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管,其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻RL相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图所示。发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动,并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。设发电导管内电离气体流速处处相同,且不存在磁场时电离气体流速为v0,电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比,发电导管两端的电离气体压强差Δp维持恒定,求: (1)不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大; (2)磁流体发电机的电动势E的大小; (3)磁流体发电机发电导管的输入功率P。 答案 25. (1)不存在磁场时,由力的平衡得 F=abΔp (2)设磁场存在时的气体流速为v,则磁流体发电机的电动势 E=Bav 回路中的电流 I= 电流I受到的安培力 F安= 设F′为存在磁场时的摩擦阻力,依题意 存在磁场时,由力的平衡得 abΔp=F安+F′ 根据上述各式解得 E= (3)磁流体发电机发电导管的输入功率 P=abvΔp 由能量守恒定律得 P=EI+F′v 故 P= 第51题(2004年普通高等学校夏季招生考试物理广东卷(新课程)) 题目 15.如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l.匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B.两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1 、m2和R1、R2 .两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数皆为μ.已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略.求此时杆2克服摩擦力做功的功率. 答案 15.解法一: 设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两杆和导轨构成的回路中磁通量发生变化,产生感应电动势 ε=Bl(v0-v) ① 感应电流 I= ② 杆2做匀速运动,它受到的安培力等于它受到的摩擦力, BlI=μm2g ③ 导体杆2克服摩擦力做功的功率 P=μm2gv ④ 解得 P=μm2g〔v0-(R1+R2)〕 ⑤ 解法二: 以F表示拖动杆1的外力,以Ⅰ表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流,达到稳定时,对杆1有 F-μm1g-BIl=0 ① 对杆2有 BIl-μm2g=0 ② 外力F的功率 PF=Fv0 ③ 以P为杆2克服摩擦力做功的功率,则有 P=PF-I 2(R1+R2)-μm1gv0 ④ 由以上各式得 P=μm2g〔v0-(R1+R2)〕 ⑤ 第52题(2004年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 22.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(如下图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F 作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v和F的关系如下图.(取重力加速度g=10 m/s2) (1)金属杆在匀速运动之前做什么运动? (2)若m=0.5 kg,L=0.5 m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大? (3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少? 答案 22.(1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动、加速运动). (2)感应电动势ε=vBL ① 感应电流I= ② 安培力Fm=IBL= ③ 由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合力为零. F=+f ④ ∴v=(F-f) ⑤ 由图线可以得到直线的斜率k=2,∴B==1 T. ⑥ (3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2( N) ⑦ 若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力,由截距可求得动摩擦因数μ=0.4.⑧ 第53题(2004年普通高等学校春季招生考试理综北京卷(旧课程卷)) 题目 25. 答案 25. 第54题(2003年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷(新课程)) 题目 25.两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.05 T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。导轨间的距离l=0.20 m。两根质量均为m=0.10 kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50 Ω。在t=0时刻,两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20 N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0 s,金属杆甲的加速度为a=1.37 m/s2,问此时两金属杆的速度各为多少? 答案 25.解:设任一时刻t,两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v1和v2,经过很短的时间Δt,杆甲移动距离v1Δt,杆乙移动距离v2Δt,回路面积改变 ΔS=[(x-v2Δt)+v1Δt]l-lx=(v1-v2)lΔt 由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势 =BΔS/Δt=Bl(v1-v2) 回路中的电流 i=/2R 杆甲的运动方程 F-Bli=ma 由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量(t=0时为0)等于外力F的冲量 Ft=mv1+mv2 联立以上各式解得 v1=[Ft/m+2R(F-ma)/B2l2]/2 v2=[Ft/m-2R(F-ma)/B2l2]/2 代入数据得v1=8.15 m/s,v2=1.85 m/s 第55题(2003年普通高等学校夏季招生考试理综全国卷(旧课程)) 题目 25.曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图1为其结构示意图。图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点、与ab边平行,它的一端有一半径r0=1.0 cm的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触,如图2所示。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动。设线框由N=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积S=20 cm2,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感强度B=0.010 T,自行车车轮的半径R1=35 cm,小齿轮的半径R2=4.0 cm,大齿轮的半径R3=10.0 cm(见图2)。现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值U=3.2 V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动) 图1 图2 答案 25.参考解答: 当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动,线框中产生一正弦交流电动势,其最大值 εm=ω0BSN ① 其中ω0为线框转动的角速度,即摩擦小轮转动的角速度 发电机两端电压的有效值 U=εm ② 设自行车车轮转动的角速度为ω1,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有 R1ω1=r0ω0 ③ 小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为ω1。设大齿轮转动的角速度为ω,有 R3ω=R2ω1 ④ 由以上各式解得 ω= ⑤ 代入数据得 ω=3.2 /s ⑥ 第56题(2003年普通高等学校夏季招生考试物理江苏、广东卷(新课程)) 题目 18. 如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10/m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20 m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0 s时金属杆所受的安培力. 答案 18.以a表示金属杆运动的加速度,在t时刻,金属杆与初始位置的距离 L=at2此时杆的速度 v=at 这时,杆与导轨构成的回路的面积 S=Ll 回路中的感应电动势 =S+Blv 而 B=kt = 回路的总电阻 R=2Lr0 回路中的感应电流 i= 作用于杆的安培力 F=Bli 解得 F= 代入数据为 F=1.44×10-3 N 第57题(2003年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 22.如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω,R2=8Ω(导轨其他部分电阻不计).导轨OAC的形状满足方程(单位:m).磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0 m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻.求:(1)外力F的最大值;(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系. 答案 22.(1)金属棒匀速运动 F外=F安 ε=BLv ① I=ε/R总 ② F外=BIL=B2L2v/R总 ③ Lmax=2sin=2 m ④ R总==8/3Ω ⑤ ∴ Fmax=0.22×22×5.0×3/8 m=0.3 N ⑥ (2) P1=ε2/R1=B2L2v2/R1=0.22×22×5.02/4 w=1W ⑦ (3) 金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化 (4) L=2sin(x)m 且 x=vt, ε=BLv, ∴ I==2sin()=sin(t)A ⑧ 第58题(2003年普通高等学校春季招生考试理综北京卷(旧课程)) 题目 30.图1是一台发电机定子中的磁场分布图,其中N、S是永久磁铁的两个磁极,它们的表面呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,它与磁极的柱面共轴。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿圆柱半径、大小近似均匀的磁场,磁感应强度B=0.050 T。 图1 图2是该发电机转子的示意图(虚线表示定子的铁芯M)。矩形线框abcd可绕过ad、cb的中点并与图 1中的铁芯M共轴的固定转轴OO′旋转,在旋转过程中,线框的ab、cd边始终处在图1所示的缝隙内的磁场中。已知ab边长l1=25.0 cm,ad边长l2=10.0 cm,线框共有N=8匝导线,旋转的角速度ω=250 rad/s。将发电机的输出端接入图中的装置K后,装置K能使交流电变成直流电,而不改变其电压的大小。直流电的一个输出端与一可变电阻R相连,可变电阻的另一端P是直流电的正极,直流电的别一个输出端Q是它的负极。 图2 图3是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A、B是两块纯铜片,插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为x、y。 图3 Ⅰ.现把直流电的正、负极与两铜片的引线端相连,调节R,使CuSO4溶液中产生I=0.21 A的电流。假设发电机的内阻可忽略不计,两铜片间的电阻r是恒定的。 (1)求每匝线圈中的感应电动势的大小。 (2)求可变电阻R与 A、B间电阻r之和。 Ⅱ.(1)当以I=0.21 A的电流电解60 min后,测得铜片A的质量增加了0.25 g,则图3装置中的x端应与直流电的______极相连,它是电解池的______极。 (2)电解后铜片B的质量______。(答“增加”“减少”或“不变”) (3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA。 (已知电子电量e=1.60×10-19C) 答案 30.Ⅰ.(1)设线框ab边的速度为v,则 v=l2ω 一匝线圈中的感应电动势为 E1=2×Bl1v 代入数据解得 E1=0.31 V (2)N匝线圈中的总感应电动势为 E=NE1 由欧姆定律,得 E=I(R+r) 代入数字解得 R+r=12 Ω Ⅱ.(1)负、阴 (2)减少 (3)NA==6.0×1023 mol-1 第59题(2002年普通高等学校夏季招生考试物理广东广西卷(旧课程)) 题目 15.如图所示,半径为R、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面上,圆环中心为O.匀强磁场垂直水平面方向向下,磁感B.平行径MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动.杆的电阻可以忽略不计,圆环接触良好.某时刻,杆的位置如图,∠aOb=2θ,速度为v.求此时刻在杆上安培力的大小. 答案 15. 杆切割磁力线时,ab部分产生的感应电动势 ε=vB(2Rsinθ) ① 此时弧acb和弧adb的电阻分别为2λR(π-θ)和2λRθ,它们并联后的电阻 r= ② 杆中的电流 I= ③ 作用在杆上的安培力 F=IB(2Rsinθ) ④ 由以上各式解得 F= ⑤ 第60题(2002年普通高等学校夏季招生考试物理上海卷) 题目 22.如图所示,两条相互平行的光滑金属导轨位于水平距离为l=0.2米,在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻,在x≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感应强度B=0.5特斯拉.一质量为m=0.1千克的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2米/秒的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀速直线运动,加速度大小为a=2米/秒2、方向与初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好.求: (1)电流为零时金属杆所处的位置; (2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向; (3)保持其他条件不变,而初速度v0取不同值,求开始时F的方向与初速度v0 取值的关系. 答案 22.(1)感应电动势ε=Blv,I=ε/R ∴I=0时,v=0 ∴ x=/2a=1(米) (2)最大电流Im=Blv0/R I′=Im/2=Blv0/2R 安培力f=I′Bl=B2l2v0/2R=0.02(牛) 向右运动时F+f=ma F=ma-f=0.18(牛) 方向与x轴相反 向左运动时F-f=ma F=ma+f=0.22(牛) 方向与x轴相反 (3)开始时v=v0,f=ImBl=B2l2v0/R F+f=ma,F=ma-f=ma-B2l2v0/R ∴当v0查看更多