一、选择题(共20小题)
1.如图所示,两光滑平行导电导轨水平放置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直.已知金属棒ab能沿导轨自由移动,且导轨一端跨接一个定值电阻R,金属棒与导轨电阻均不计.现将金属棒沿导轨以初速度v0开始向右拉动,若保持拉力恒定不变,经过时间t1后金属棒速度变为v,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动.若再使金属棒仍以初速度v0开始,保持拉力的功率不变,经过时间t2后金属棒速度变为v,加速度为a2,最终以速度2v做匀速运动.则( )
A | t2<t1 | B | t2=t1 | C | a2=2a1 | D | a2=3a1 |
A | 加速度大小为 | |
B | 下滑位移大小为 | |
C | 产生的焦耳热为qBLυ | |
D | 受到的最大安培力大小为 |
A | t=0时,线框右侧边MN的两端电压为Bav0 | |
B | 在t0时刻线框的速度为v0﹣2Ft0/m | |
C | 线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度大 | |
D | 线框从1位置进入磁场到完全离开磁场位置3过程中,线框中产生的电热为F(a+b) |
A | 上滑过程的时间比下滑过程长 | |
B | 上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大 | |
C | 上滑过程通过电阻R的电量比下滑过程多 | |
D | 上滑过程通过电阻R产生的热量比下滑过程多 |
A | 向上滑行的时间大于向下滑行的时间 | |
B | 电阻R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时 | |
C | 通过电阻R的电量向上滑行时大于向下滑行时 | |
D | 杆a、b受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时 |
A | ab杆所受拉力F的大小为μmg+ | |
B | cd杆所受摩擦力为零 | |
C | cd杆向下匀速运动的速度为 | |
D | ab杆所受摩擦力为2μmg |
A | ①③正确 | B. | ②④正确 | C. | ③④正确 | D. | ①②③④正确 |
A | Q= | B | Q=2BL2ωC | C | Q=BL2/R | D | Q=BL2ωC) |
A | cd杆向左运动 | |
B | ab与cd杆均先做变加速运动,后做匀加速运动 | |
C | ab与cd杆均先做变加速运动,后做匀速运动 | |
D | ab和cd杆向右运动运动的加速度大小时刻相等 |
A | 金属棒一直向下做加速度增大的加速运动 | |
B | 此过程中金属棒克服安培力做功为0.3 J | |
C | 金属棒下滑速度为4 m/s时的加速度为1.4 m/s2 | |
D | 金属棒下滑的最大速度为≤m/s |
A | 平均电动势为NBω | |
B | 通过线圈某一截面的电量q=0 | |
C | 为保证线圈匀速旋转,外界须向线圈输入的能量应为 | |
D | 在此转动过程中,电流方向并未发生改变 |
A | 进入过程导线框的速度变化v0﹣v1等于离开过程导线框的速度变化v1﹣v2 | |
B | 进入过程导线框的动能变化Eko﹣Ek1等于离开过程导线框的动能变化Ek1﹣Ek2 | |
C | 进入过程导线框产生的热量Q1小于离开过程导线框产生的热量Q2 | |
D | 进入过程通过导线框横截面积的电量q1小于离开过程通过导线框横截面积的电量q2 |
A | bc边在磁场II中运动时线框中的电流方向为adcba | |
B | bc边恰进入磁场II时线框的加速度大小为 | |
C | bc边恰离开磁场II时线框的速度大小可能为 | |
D | bc边在磁场II中运动的过程中线框中电流的最小值一定小于i0 |
方向竖直向下,在M螺线管内同轴放置一小螺线管N,N中通有正弦交流电,t=0时刻电流为零,则M中的感应电流的大小与跨接放于平行导轨上的导体棒ab的运动情况为( )
A | t=T/4时刻M中电流最大 | |
B | t=T/2时刻M中电流最大 | |
C | 导体棒ab将在导轨上来回运动 | |
D | 导体棒ab将一直向右方(或左方)做直线运动 |
A | 金属棒通过b、c两位置时,电阻R的电功率之比为1:2 | |
B | 金属棒通过b、c两位置时,外力F的大小之比为1: | |
C | 在从a到b与从b到c的两个过程中,电阻R上产生的热量之比为1:1 | |
D | 在从a到b与从b到c的两个过程中,通过金属棒的横截面的电量之比为1:2 |
A | t1时刻电阻R1的功率为P1/2 | |
B | t2时刻导体棒的电功率为4P2 | |
C | t2时刻导体棒受到的安培力为4P2/v2 | |
D | t1~t2这段时间内整个回路产生的电热 |
A | 作用在金属棒上各力的合力做功为零 | |
B | 重力做功将机械能转化为电能 | |
C | 重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上发出的焦耳热 | |
D | 金属棒克服安培力做功等于重力和恒力F做的总功与电阻R上产生焦耳热的代数和 |
A. | B. | C. | D. |
A | 棒ab、cd在运动过程中,回路中一定有感应电流 | |
B | 当棒ab、cd的运动稳定后,棒ab、cd有共同速度v= | |
C | 在运动过程中,产生的焦耳热最多为Q= | |
D | 在运动过程中,安培力对棒cd做的功数值上等于回路中的电能 |
A | 甲图中外力做功多 | B. | 两图中外力做功相同 | |
C | 乙图中外力做功多 | D | 无法判断 |
一、选择题(共20小题)
1.解答: | 解:若保持拉力恒定不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有F=FA=.速度为v时,由牛顿第二定律得 F﹣=ma1,联立两式得:=ma1,①. 保持拉力的功率不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有F=FA=,拉力的功率为P=F•2v=.速度为v时,由牛顿第二定律得 ﹣=ma2, 联立两式得:3=ma2,②.则得:a2=3a1. 由于拉力的功率一定时,金属棒的加速度较大,其速度从v0增大到v的时间较小,即t2<t1. 故选AD | |||
2.解答: | 解:A、金属棒ab开始做加速运动,速度增大,感应电动势增大,所以感应电流也增大,导致金属棒受到的安培力增大,所以加速度减小,即金属板做加速度逐渐减小的变加速运动,根据牛顿第二定律,有: mgsinθ﹣BIL=ma; 其中I=; 故a=gsinθ﹣,故A错误; B、由电量计算公式q==可得,下滑的位移大小为s=,故B正确. C、产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR,而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流I′=小,故这一过程产生的焦耳热小于qBLv.故C错误. D、金属棒ab受到的最大安培力大小为F=BIL=BL=,故D错误. 故选B. | |||
3.解答: | 解:A.t=0时,线框右侧边MN的两端电压为外电压,总的感应电动势为:E=Bav0,外电压U外=E=Bav0,故A错误; B.根据图象可知在t0~3t0时间内,线框做匀加速直线运动,合力等于F,则在t0时刻线框的速度为v=v0﹣a•2t0=v0﹣.故B正确. C.线框离开磁场的过程,做减速运动,位置3速度不一定比t0时刻线框的速度大,故C错误. D.因为t=0时刻和t=3t0时刻线框的速度相等,进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同,故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等,进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.线框在位置1和位置3时的速度相等,根据动能定理,外力做的功等于克服安培力做的功,即有Fb=Q,所以线框穿过磁场的整个过程中,产生的电热为2Fb,故D错误. 故选B. | |||
4.解答: | 解:A、因为上滑阶段的平均速度大于下滑阶段的平均速度,而上滑阶段的位移与下滑阶段的位移大小相等,所以上滑过程的时间比下滑过程短,所以A错误. B、安培力的冲量I=BILt=qBL,根据q=知,上滑过程和下滑过程磁通量的变化量相等,则通过电阻R的电量相等,所以上滑过程和下滑过程安培力的冲量相等.故B错误,C错误. D、电阻上产生的热量Q=EIt=qE,因为上滑过程中和下滑过程中通过电阻的电量相等,上滑过程中平均电动势大于下滑过程中的平均电动势,则上滑过程中通过电阻R的热量大于下滑过程中产生的热量.故D正确. 故选D. |
5.解答: | 解:A、因为上滑阶段的平均速度大于下滑阶段的平均速度,而上滑阶段的位移与下滑阶段的位移大小相等,所以上滑过程的时间比下滑过程短,故A错误. B、电阻上产生的热量Q=EIt=qE,因为上滑过程中和下滑过程中通过电阻的电量相等,上滑过程中平均电动势大于下滑过程中的平均电动势,则上滑过程中通过电阻R的热量大于下滑过程中产生的热量.故B正确. C、电量q=It=t=,式中结果无时间,故上滑阶段和下滑阶段通过回路即通过R的电量相同,故C错误; D、安培力的冲量I=BILt=qBL,根据通过电阻R的电量相等,所以上滑过程和下滑过程安培力的冲量相等.故D错误 故选B. | ||||||||||||||||
6.解答: | 解:cd杆匀速向下运动时,切割磁感线(ab运动时不切割磁感线),根据右手定则可知,在回路中产生cdba方向的感应电流.根据左手定则可知,cd杆受到竖直向上的安培力,ab杆受到竖直向下的安培力. cd杆在水平方向不受力,虽然跟导轨接触,但没有挤压,所以cd不受摩擦力,故B选项正确. cd杆只受重力和竖直向上的安培力,由二力平衡可知,mg=BIL.ab杆水平方向上受摩擦力和拉力F,由二力平衡可知,F=f,又f=μ(mg+BIL),所以,F=f=2μmg,故A选项错,D选项正确. cd杆向下匀速匀速时,产生的电动势E=BLV′,故回路中的电流为,又BIL=mg,所以,故C选项正确. 故选:BCD | ||||||||||||||||
7.解答: | 解:线圈进入磁场到最后离开磁场,先做变减速运动,然后做匀速,最后接着做变减速,三段位移相同,则时间不可能相同.故①②都错.线圈刚进入磁场时速度为vo,则=,ab边所受安培力F0=,根据微元法计算,线框完全进入磁场的速度为,,ab边所受安培力变为F0,在磁场中运动时,Uab=E=,电流为零,安培力为零.刚出磁场时=,ab边虽然电流不为零,但所处的磁感应强度为零,所以安培力为零.进磁场和出磁场时,根据微元法分析a△t=△t,即△v=△x,v与x成线性关系,所以Uab与x成线性关系,安培力与速度成正比,所以安培力也与x成线性关系.故A、B、D错误,C正确. 故选C. | ||||||||||||||||
8.答: | 解:由ab棒以a为轴旋转到b端脱离导轨的过程中,产生的感应电动势一直增大,对C不断充电,同时又与R构成闭合回路,ab产生的感应电动势平均值E= △S表示ab扫过的三角形面积,. 通过R的电量. 在这一过程中电容器充电的电量Q2=CUm. Um为ab棒在转动过程中产生感应电动势的最大值. . 所以ab棒脱离导轨后电容器放电,流过R的电量等于. 则流过R的总电量Q=Q1+Q2=BL2.故D正确,A、B、C错误. 故选D. | ||||||||||||||||
9.解答: | 解:A、ab棒运动后,产生感应电流,流过cd棒的电流方向由c到d,根据左手定则,受到向右的安培力,向右做加速运动.故A错误. 、ab棒在拉力和安培力的作用下做加速运动,cd棒受到向右的安培力,在安培力的作用下做加速运动.ab棒的加速度逐渐减小,cd棒的加速度逐渐增大,当两者加速度相等后,一起做匀加速.故B正确,C、D错误. 故选B. | ||||||||||||||||
10.解答: | 解:A: 棒受力如图: 所以:,从公式中可以看出,随速度的增大,安培力增大,所以加速度减小.棒做加速度逐渐减小的变加速运动.故A错误; B:下滑的过程中安培力做功等于电阻上产生的焦耳热,由于R=3r,因此:QR=3Qr=0.3J,所以克服安培力做功:W=QR+Qr=0.4J,故B错误; C:速度为v=4m/s时,安培力为:FA=BIL=N 运动方向的合外力为:F=mgsinθ﹣FA 所以此时的加速度为:.故C正确; D:到达底端时速度最大vm. 则由功能关系: 所以:m/s 故D正确. 故选:CD | ||||||||||||||||
11.解答: | 解:A、根据法拉第电磁感应定律,平均感应电动势为:=,故A错误; B、通过线圈某一截面的电量==,故B错误; C、电压有效值为:E=ω,用有效值计算得到电热为,但线圈从位置A转过90°到达位置B的过程中,电流做功的平均效果不等于有效值,故C错误; D、从A转到O的过程,线圈面积不断变小到0,通过面积的磁通量也不断变小到0,从O到B的过程正好相反,通过线圈面积磁通量从0开始变大,在这两个阶段,磁感线从不同的面穿入,故线圈中产生的感应电动势方向还是相同,所以电流方向不会改变,故D正确; 故选D. | ||||||||||||||||
12.解答: | 解:A、D设进入和穿出磁场时感应电流的平均值分别为I1和I2,产生和电量分别为q1和q2.由动量定理,得: 对于进入磁场过程:﹣BI1Lt1=m(v1﹣v0),可得BLq1=m( v0﹣v1 ); 同理,对于穿出磁场过程:BLq2=m( v1﹣v2) 而感应电量q=,穿入和穿出过程的磁通量变化量相同,所以有q1=q2,则得到v0﹣v1=v1﹣v2 故A正确,D错误. 、C,导线框进入和穿出磁场时都做减速运动,感应电流减小,线框受到的安培力减小,进入和穿出位移相同,则进入过程线框克服安培力做功多,则有Eko﹣Ek1>Ek1﹣Ek2.再由能量守恒定律可知,动能的减少都转化成内能,所以有 Q1>Q2.故B、C均错误. 故选A | ||||||||||||||||
13. | 解:A、bc边在磁场II中运动时,ad和bc两边都切割磁感线,根据右手定则判断得知线框中感应电流方向为abcda.故A错误. B、bc边恰进入磁场II时线框中感应电动势为E=2BLv0,感应电流为i=,安培力为FA=2BiL,得FA= 而bc进入磁场I的过程中,有F=.则得FA=4F.根据牛顿第二定律得:FA﹣F=ma,解得bc边恰进入磁场II时线框的加速度大小为a=.故B正确. D、ad边将要离开磁场II时线框中的电流稍小于i0,线框的速度小于v0,线框bc边恰进入磁场II时速度为v0,线框又做减速运动,所以bc边在磁场II中运动的过程中线框中电流的最小值一定小于i0.故D正确. C、若bc边恰离开磁场II时线框的速度大小为.线框中产生的感应电流为i==i0,而bc边在磁场II中运动的过程中线框中电流的最小值一定小于i0.故C错误. 故选BD | ||||||||||||||||
14.解答: | 解:A、N中通有正弦交流电,在时刻电流最大,电流的变化率最小,则在螺线管M中产生的感应电流最小,为零.在时刻,N中的电流为零,但电流的变化率最大,则在螺线管M中产生的感应电流最大.故A错误,B正确. 、在0﹣内,N中的电流先增大,则在M产生产生变化的电流,导体棒受到安培力向某一方向做变加速度直线运动;在﹣内,N中的电流减小,则在M中产生反向的变化的电流,导体棒受到相反反向的安培力做变减速直线运动到零;在﹣内,N中的电流反向增大,在M中产生的电流方向与﹣内相同,所以导体棒又反向做变加速直线运动,在内反向变减速直线运动到零.知导体棒在导轨上来回运动.故C正确,D错误. 故选BC. | ||||||||||||||||
15.解答: | 解:A、金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动,根据v2=2ax知,通过b、c两个位置的速度比为1:,根据E=BLv知,产生的电动势之比为1:,根据P=知,电阻R的电功率之比为1:2.故A正确. B、电动势之比为1:,所以电流比为1:,则安培力之比为1:,根据牛顿第二定律,有F﹣FA=ma,FA=F﹣ma,所以外力F的大小之比不等于1:.故B错误. C、根据能量守恒定律,热量Qab==Fxab﹣maxab. 同理Qbc=Fxbc﹣maxbc,加速度相等,ab、bc的位移相等,但F不等,所以产生的热量不等.故C错误. D、由q=,△Φab=△Φbc,则qab=qbc,故D错误. 故选A. | ||||||||||||||||
16.解答: | 解:A:已知t1时刻导体棒上滑的速度为v1,此时电阻R1消耗的电功率为P1; 此时电动势:E1=BLv1 流过金属棒的电流: 金属棒受到的安培力: ① 此时电阻R1消耗的电功率为PR1: ② 导体棒上安培力的电功率: 所以:,故A错误. B:t2时刻导体棒上滑的速度为v2,此时电阻R2消耗的电功率为P2, 由于电阻R1与R2阻值相同,所以消耗功率相同,也为P2; 由于P2=I2R,而此时通过金属棒的电流为2I,金属棒的电阻为,所以金属棒消耗的电功率为:P=(2I)2=2P2,故B错误; C:则在t2时刻消耗的总功率为4P2,由于导体棒克服安培力做功就等于产生的电能,也等于消耗的总电能,故t2时刻导体棒克服安培力做功的功率为4P2,故C正确. D:在t1~t2这段时间内导体棒上升过程速度减小,减小的动能转化为金属棒产生的电能和金属棒的重力势能,所以这段时间内整个回路产生的电热小于导体棒动能的减小.故D错误. 故选:C | ||||||||||||||||
17.解答: | 解: A:由于导体棒是匀速运动故其受合力为零,因此合力的功就为零,故A正确 B:重力做功出现的是重力势能与动能的转化,而不是转化为电能,故B错误 C:对导体棒做功的力由三个,重力,恒力F,安培力,棒克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热,故C正确 D:导体棒克服安培力的功就等于电路中产生的焦耳热,即电阻R上产生的焦耳热.故D错误 故选AC | ||||||||||||||||
18.解答: | 解:金属杆ab受重力、支持力好安培力,要使棒ab向右做加速度减小的变加速直线运动,则感应电流应该由b到a,且感应电流不断减小; 根据安培定则,感应电流在M中磁场方向向内; 加速度减小,故安培力减小,安培力F=BIL=B,故感应电动势减小;根据法拉第电磁感应定律e=∝,故原电流变化率减小; A、由图象A,N中的电流增加且增加的越来越慢,原磁场向内,根据楞次定律,感应电流的磁场向内;符合题意,故A正确; B、由图象B,电流变化率逐渐变大,不符合题意,故B错误; C、由图象C,电流变化率不变,不符合题意,故C错误; D、由图象D,电流变化率不变,不符合题意,故D错误; 故选A. | ||||||||||||||||
19.解答: | 解:A、根据法拉第电磁感应定律可知,只有在两棒速度不相等时回路中才有感应电流,当两棒速度相等后,穿过回路的磁通量不变,回路中将不再有感应电流,所以A错误. B、根据题意最终两棒的速度相等,由动量守恒定律应有:m=(m+m)v,解得v=,故B正确. C、根据能量守恒定律,在运动过程中产生的热量为Q=﹣,解得Q=,故C正确. D、根据动能定理可知,安培力对cd棒做的功等于cd棒增加的动能,即W==,而回路中的电能应等于产生的热量Q=,所以D错误. 故选BC. | ||||||||||||||||
20.解答: | 解:乙图中有线圈,要减缓电流的增加,安培力要小于甲图中的安培力,则甲图克服安培力做功大于乙图克服安培力做功,根据动能定律得,,因为导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动,通过的位移相等,则末动能相等.所以甲图外力做功大于乙图外力做功.故A正确,B、C、D错误. 故选A. |