一、單選題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中只有一項是正確的。)
1.關于感應電動勢大小的下列說法中,正確的是 ( )
A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產生的感應電動勢一定越大
B.線圈中磁通量越大,產生的感應電動勢一定越大
C.線圈放在磁感強度越強的地方,產生的感應電動勢一定越大
D.線圈中磁通量變化越快,產生的感應電動勢越大
2、線圈的自感系數大小的下列說法中,正確的是 ( )
A.通過線圈的電流越大,自感系數也越大
B.線圈中的電流變化越快,自感系數也越大
C.插有鐵芯時線圈的自感系數會變大
D.線圈的自感系數與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關
3.如圖1所示,繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動變阻器和電鍵組成閉合回路,在鐵芯的右端套有一個表面絕緣的銅環A,下列各種情況中銅環A中沒有感應電流的是 ( )
A.線圈中通以恒定的電流
B.通電時,使變阻器的滑片P作勻速移動
C.通電時,使變阻器的滑片P作加速移動
D.將電鍵突然斷開的瞬間
4.條形磁鐵豎直放置,閉合圓環水平放置,條形磁鐵中心線穿過圓環中心,如圖2所示。若圓環為彈性環,其形狀由Ⅰ擴大為Ⅱ,那么圓環內磁通量變化情況是 ( )
A.磁通量增大
B.磁通量減小
C.磁通量不變
D.條件不足,無法確定
5.如圖3所示,RQRS為一正方形導線框,它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場,磁場方向垂直線框平面,MN線與線框的邊成45°角,E、F分別為PS和PQ的中點,關于線框中的感應電流 ( )
A.當E點經過邊界MN時,感應電流最大
B.當P點經過邊界MN時,感應電流最大
C.當F點經過邊界MN時,感應電流最大
D.當Q點經過邊界MN時,感應電流最大
6.在勻強磁場中放一電阻不計的平行金屬導軌,導軌跟大線圈M相接,如圖4所示.導軌上放一根導線ab,磁感線垂直于導軌所在平面.欲使M所包圍的小閉合線圈N產生順時針方向的感應電流,則導線的運動可能是 ( )
A.勻速向右運動
B.加速向右運動
C.勻速向左運動
D.加速向左運動
7.如圖5所示,一個矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導線同一平面,而且處在兩導線的中央,則 ( )
A.兩電流同向時,穿過線圈的磁通量為零
B.兩電流反向時,穿過線圈的磁通量為零
C.兩電流同向或反向,穿過線圈的磁通量都相等
D.因兩電流產生的磁場是不均勻的,因此不能判定穿過線圈的磁通量是否為零
8.如圖6所示,光滑導軌MN水平放置,兩根導體棒平行放于導軌上,形成一個閉合回路,當一條形磁鐵從上方下落(未達導軌平面)的過程中,導體P、Q的運動情況是( )
A.P、Q互相靠擾
B.P、Q互相遠離
C.P、Q均靜止
D.因磁鐵下落的極性未知,無法判斷
9.如圖7所示,一個水平放置的矩形線圈abcd,在細長水平磁鐵的S極附近豎直下落,由位置Ⅰ經位置Ⅱ到位置Ⅲ。位置Ⅱ與磁鐵同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,則在下落過程中,線圈中的感應電流的方向為 ( )
A.abcda B.adcba
C.從abcda到adcbaD.從adcba到abcda
10.如圖8所示電路,多匝線圈的電阻和電池的內電阻可以忽略,兩個電阻器的阻值都是R.電鍵S原來打開著,電流I0=ε/2R,今合下電鍵將一個電阻器短路,于是線圈中有自感電動勢產生,這自感電動勢( )
A.有阻礙電流的作用,最后電流由I0減小為零
B.有阻礙電流的作用,最后總小于I0
C.有阻礙電流增大作用,因而電流保持為I0不變
D.有阻礙電流增大作用,但電流最后還是要增大到2I0
二、多選題(本題共4小題,每小題5分,共20分。在每小題給出的四個選項中,至少有兩項是正確的。全部選對的得5分,選對但不全的得2分,有選錯或不答的得0分。)
11.關于產生感應電流的條件,以下說法中錯誤的是 ( )
A.閉合電路在磁場中運動,閉合電路中就一定會有感應電流
B.閉合電路在磁場中作切割磁感線運動,閉合電路中一定會有感應電流
C.穿過閉合電路的磁通為零的瞬間,閉合電路中一定不會產生感應電流
D.無論用什么方法,只要穿過閉合電路的磁感線條數發生了變化,閉合電路中一定會有感應電流
12.一個N匝圓線圈,放在磁感強度為B的勻強磁場中,線圈平面跟磁感強度方向成30°角,磁感強度隨時間均勻變化,線圈導線規格不變,下列方法中可使線圈中感應電流增加一倍的是 ( )
A.將線圈匝數增加一倍
B.將線圈面積增加一倍
C.將線圈半徑增加一倍
D.適當改變線圈的取向
13.如圖9所示,在光滑水平桌面上有兩個金屬圓環,在它們圓心連線中點正上方有一個條形磁鐵,當條形磁鐵自由下落時,將會出現的情況是 ( )
A.兩金屬環將相互靠攏
B.兩金屬環將相互排斥
C.磁鐵的加速度會大于g
D.磁鐵的加速度會小于g
14.如圖10電路(a)、(b)中,電阻R和自感線圈L的電阻值都是很小.接通S,使電路達到穩定,燈泡A發光( )
A.在電路(a)中,斷開S,A將漸漸變暗
B.在電路(a)中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗
C.在電路(b)中,斷開S,A將漸漸變暗
D.在電路(b)中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗
三、填空題(本題共4小題,每空2分,共22分.把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖)
15.如圖11所示,平行金屬導軌的左端連有電阻R,金屬導線框ABCD的兩端用金屬棒跨在導軌上,勻強磁場方向指向紙內。當線框ABCD沿導軌向右運動時,線框ABCD中有無閉合電流?____;電阻R上有無電流通過?____
16.如圖12所示,矩形線圈abcd左半邊放在勻強磁場中,右半邊在磁場外,當線圈以ab邊為軸向紙外轉過60°過程中,線圈中____產生感應電流(填會與不會),原因是____。
17.AB兩閉合線圈為同樣導線繞成且均為10匝,半徑rA=2rB,內有如圖13所示的有理想邊界的勻強磁場,若磁場均勻減小,則A、B環中的感應電動勢之比εA∶εB=____,產生的感應電流之比IA∶IB=____。
18.將矩形線圈垂直于磁場方向放在勻強磁場中,如圖14所示。將線圈在磁場中上下平移時,其感應電流為____;將線圈前后平移時,其感應電流為____;以AF為軸轉動時,其感應電流方向為____;以AC為軸轉動時,其感應電流方向為____;沿任意方向移出磁場時,其感應電流方向為____。
四、本題共5小題,共68分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。
19.如圖15所示,Ⅰ、Ⅲ為兩勻強磁場區,Ⅰ區域的磁場方向垂直紙面向里,Ⅲ區域的磁場方向垂直紙面向外,磁感強度均為B,兩區域中間為寬s的無磁場區Ⅱ。有一邊長為l(l>s),電阻為R的正方形金屬框abcd置于Ⅰ區域,ab邊與磁場邊界平行,現拉著金屬框以速度v向右勻速移動。
(1)分別求出當ab邊剛進入中央無磁場區Ⅱ,和剛進入磁場區Ⅲ時,通過ab邊的電流的大小和方向
(2)把金屬框從Ⅰ區域完全拉入Ⅲ區域過程中拉力所做的功。
20.如圖16所示,勻強磁場B=0.1T,金屬棒AB長0.4m,與框架寬度相同,電阻為R=1/3Ω,框架電阻不計,電阻R1=2Ω,R2=1Ω,當金屬棒以5m/s的速度勻速向左運動時,求:
(1)流過金屬棒的感應電流多大?
(2)若圖中電容器C為0.3μF,則充電量多少?
21.如圖17所示,平行金屬導軌的電阻不計,ab、cd的電阻均為R,長為l,另外的電阻阻值為R,整個裝置放在磁感強度為B的勻強磁場中,當ab、cd以速率v向右運動時,通過R的電流強度為多少?
22.如圖18所示,在水平面上有兩條平行導電導軌MN、PQ,導軌間距離為 ,勻強磁場垂直于導軌所在的平面(紙面)向里,磁感應強度的大小為B,兩根金屬桿1、2擺在導軌上,與導軌垂直,它們的質量和電阻分別為m1、m2和R2、R2,兩桿與導軌接觸良好,與導軌間的動摩擦因數為 ,已知:桿1被外力拖動,以恒定的速度v0沿導軌運動;達到穩定狀態時,桿2也以恒定速度沿導軌運動,導軌的電阻可忽略,求此時桿2克服摩擦力做功的功率。
23.電阻為R的矩形導線框abcd,邊長ab=l,ad=h,質量為m,自某一高度自由落下,通過一勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,磁場區域的寬度為h,如圖19所示,若線框恰好以恒定速度通過磁場,線框內產生的焦耳熱是多少?
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。