一根长为L=0.2m、每米长电阻为r=2Ω金属导体棒,金属棒以速度v=4m/s向左匀速运动时,电阻R中的电流强度为 A,金属棒两端的电压为 V。
三.计算题
11.如图所示,长为L、电阻为r=0.3Ω、质量为m=0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两平行光滑导轨上,导轨电阻不计,间距也是L,导轨左端接有R=0.5Ω的电阻和量程为0~1.0V的电压表,量程为0~3.0A的电流表串接在一条导轨上,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右的恒力F使金属棒以v=2m/s的速度在导轨上匀速滑动时,观察到一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏。问:(1)此满偏的电表是什么表?说明理由。(2)拉动金属棒的外力F多大?
12.如图所示,两条平行光滑金属导轨位于水平面内,间距为l=0.2m,导轨一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在l≥0处有与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v0=2m/s的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F共
同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s2,方向与初速度方向相反。导轨和金属杆电阻均不计,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。
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§10.3法拉第电磁感应定律
一.选择题
1.用电阻率为ρ、横截面积为S的导线,绕成竹匝边长为a的正方形闭合线圈,垂直于磁场方向放在指向纸外的匀强磁场中,磁场均匀变化,线圈中的感应电流为I,方向如图所示。则( ) (A)磁场是增强的 (B)磁场是减弱的
(C)磁感应强度的变化率为Iρ/aS (D)磁感应强度的变化率为4Iρ/aS
2.如图(甲)所示,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共轴,Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图(乙)所示。P所受重力为G,桌面对P的支持力为N。则( ) (A)t1时刻N>G (B)t2时刻N>G (C)t3时刻N<G (D)t4时刻N=G
3.一面积为S、电阻为R的金属圆环,垂直于磁场方向放在匀强磁场中,在Δt时间内,若磁感应强度的变化量为ΔB,则与通过金属环截面的电量有关的物理量是( ) (A)Δt的长短 (B)S的大小 (C)R的大小 (D)ΔB的大小
4.穿过某线圈的磁通量随时间变化关系如图所示,则线圈中的感应电动势最大的时段是( )
(A)0~2s (B)2~4s (C)4~5s (D)5~6s
5.如图(甲)所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所在区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场B,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环。当导体圆环受到向上的磁场力时,(乙)图中正确反映B随时间变化关系的是( )
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二.填空题
6.有一个100匝的线圈,如果线圈直径为2cm,垂直穿过它的匀强磁场的磁感应强度在2s
时间内先从0.3T减小到零,再以相反方向增入到0.2T,则线圈所产生的平均感应电动势为 V,磁感应强度的变化率为 T/s。 7.如图所示,甲、乙两单匝闭合线圈用同样的导线制成,半径R甲=2R乙,仅在乙线圈内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场,则甲、乙线圈中产生的感应电动势之比为EA:EB= ,两线圈中感应电流之比为IA:IB= 。
8.如图所示,n匝的矩形线框ABCD,AB=a,AD=b,由两根长均为c的绝缘细杆固定于转动轴OO′上,并绕OO′在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω转动。在线框从图示位置转过90°的过程中,线框中产生的平均感应电动势为 ,从图示位置转过90°时的瞬时感应电动势为 。
9.一匝闭合线圈的总电阻为R,穿过它的磁通量由Φ1变到Φ2的过程中通过线圈导线横截面的总电量为 。
10.100匝正方形导线框边长0.1m,电阻5Ω,线框平面与B成30°,B的变化情况如图所示。则前3s内感应电流大小为 ,后2s内感应电流大小为 ,方向与前3s内的感应电流方向 。
11.如图所示,在竖直平面内有上、下两根平行导轨,间距为L,左端连一电阻R,其他电阻不计,放在水平方向的匀强磁场中,磁感强度为B,方向与导轨平面垂直。一长为2L的导体棒竖直放在导轨旁且与导轨有良好接触。现棒的下端不动而沿导轨倒下,则此过程中通过电阻R的电量为 。 12.如图所示,水平金属框架上有一根可以无摩擦滑动的金属杆MN,由细线ab与墙连接,细线能承受的最大拉力为T,CDMN构成的边长为L的正方形回路的电阻为R。当垂直穿过回路的磁场从t=0起以每秒k特斯拉的速率由零均匀增大时,经过时间 后细线将被拉断。
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三.计算题
13.如图所示,水平桌面上电阻不计的固定光滑金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中。电阻为R的金属棒ab搁在框架上,此时adeb构成一个边长为l的正方形,开始时磁感应强度为B0。(1)若磁感应强度按B=B0+kt均匀增加,棒保持静止,求棒中的感应电流;(2)在(1)中,
为保持棒静止,当t=t1时所加的垂直于棒的水平拉力为多大?(3)若从t=0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,试写出磁感应强度应随时间变化的关系式。
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§10.4楞次定律
一.选择题
1.如图所示,长直导线MN中通有由M向N的电流,要使与它共面放置的闭合导线圈a中产生图示方向的感应电流,应采取的办法是( ) (A)a不动使MN中电流减小 (B)a不动使MN中电流增大
(C)MN中电流不变,使a平行于MN运动 (D)MN中电流不变,使a向着MN运动
2.如图所示,两个闭合的金属圆环套在一根光滑的绝缘杆上,当条形磁铁的极向上放置且向下抽出的瞬间过程中两圆环的运动情况是( )
(A)都向左运动 (B)都向右运动 (C)上端合拢 (D)上端分开
3.如图所示,两线圈共轴放置,A线圈与电源及滑动变阻器连接,B线圈接一电阻。要使B线圈内产生图示方向的感应电流,可以采取的办法是( ) (A)断开电键瞬间
(B)电键接通时把B线圈向A线圈靠近 (C)电键接通时将A线圈中铁芯抽出 (D)电键接通时将滑动变阻器滑片向左移
4.如图所示,M为通电螺线管,通以按图示规律变化的交流电,N为环形铝框,与螺线管共轴放置,则( )
(A)在t1到t2时间内,铝框向右运动 (B)在t2到t3时间内,铝框向左运动 (C)在t1时刻,铝框受到的安培力最大 (D)在t2时刻,铝框受到的安培力最大
5.如图所示,在圆形导线框A中有一个与它共面放置的三角形闭合软导线框B,如果在A中通有图示变化的交流电,且A中的电流顺时针方向时为正,则在下列各时间段中可能把导线框B拉成圆形的是( )
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