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1、電磁感應規(guī)律及其應用
滿分:100分 時間:60分鐘
一、 單項選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分。每小題只有一個選項符
合題意。)
1.(2020·江蘇單科,1)如圖所示,一正方形線圈的匝數為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中。在Δt時間內,磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產生的感應電動勢為( )
A. B.
C. D.
2.(2020·新課標全國卷Ⅱ,15)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時,a、b、c三
2、點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是( )
A.Ua>Uc,金屬框中無電流
B.Ub>Uc,金屬框中電流方向沿a-b-c-a
C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無電流
D.Ubc=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a-c-b-a
3.(2020·重慶理綜,4)圖為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數為n,面積為S。若在t1到t2時間內,勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa-φb( )
A.恒為
B.從0均勻變化到
C.恒為-
D.從0均勻變化到-
4.(202
3、0·安徽理綜,19)如圖所示,abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導軌,間距為l,導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度大小為B,導軌電阻不計。已知金屬桿MN傾斜放置,與導軌成θ角,單位長度的電阻為r,保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好)。則( )
A.電路中感應電動勢的大小為
B.電路中感應電流的大小為
C.金屬桿所受安培力的大小為
D.金屬桿的發(fā)熱功率為
5.(2020·新課標全國卷Ⅰ,18)如圖(a),線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內部的磁場與流經線圈
4、的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中,可能正確的是( )
二、 多項選擇題(本題共3小題,每小題7分,共計21分。每小題有多個選項符
合題意。全部選對的得7分,選對但不全的得4分,錯選或不答的得0分。)
6.(2020·江蘇單科,7)如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現接通交流電源,過了幾分鐘,杯內的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間,下列措施可行的有( )
A.增加線圈的匝數
B.提高交流電源的頻率
C.將金屬杯換為瓷杯
D.取走線圈中的鐵芯
7.(2020·新課標全國卷Ⅰ,19)1824年,法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。
5、實驗中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針,如圖所示。實驗中發(fā)現,當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時,磁針也隨著一起轉動起來,但略有滯后。下列說法正確的是( )
A.圓盤上產生了感應電動勢
B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動
C.在圓盤轉動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化
D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產生的磁場導致磁針
轉動
8.(2020·山東理綜,17)如圖,一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉動?,F施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場,圓盤開始減速。在圓盤減速過程中,以
6、下說法正確的是( )
A.處于磁場中的圓盤部分,靠近圓心處電勢高
B.所加磁場越強越易使圓盤停止轉動
C.若所加磁場反向,圓盤將加速轉動
D.若所加磁場穿過整個圓盤,圓盤將勻速轉動
三、計算題(本題共3小題,共計49分。解答時寫出必要的文字說明,方程式和
重要的演算步驟,只寫出最后答案的不得分。)
9.(2020·江蘇單科,13)(15分)做磁共振(MRI)檢查時,對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產生感應電流。某同學為了估算該感應電流對肌肉組織的影響,將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈,線圈的半徑r=5.0 cm,線圈導線的截面積A=0.80 cm2,電阻率ρ=
7、1.5 Ω·m。如圖所示,勻強磁場方向與線圈平面垂直,若磁感應強度B在0.3 s內從1.5 T均勻地減為零,求:(計算結果保留一位有效數字)
(1)該圈肌肉組織的電阻R;
(2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E;
(3)0.3 s內該圈肌肉組織中產生的熱量Q。
10.(2020·江蘇單科,13)(16分)如圖所示,在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌,導軌間距為L,長為3d,導軌平面與水平面的夾角為θ,在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層。勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向與導軌平面垂0。質量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經做勻
8、速運動,并一直勻速滑到導軌底端。導體棒始終與導軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計,重力加速度為g。求:
(1)導體棒與涂層間的動摩擦因數μ;
(2)導體棒勻速運動的速度大小v;
(3)整個運動過程中,電阻產生的焦耳熱Q.
11.(2020·天津理綜,11)(18分)如圖所示,“凸”字形硬質金屬線框質量為m,相鄰各邊互相垂直,且處于同一豎直平面內,ab邊長為l,cd邊長為2l,ab與cd平行,間距為2l。勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平,磁場方向垂直于線框所在平面。開始時,cd邊到磁場上邊界的距離為2l,線框由靜止釋放,從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場前,線框做勻速運動,在ef、pq邊離開磁場后,ab邊離開磁場之前,線框又做勻速運動。線框完全穿過磁場過程中產生的熱量為Q。線框在下落過程中始終處于原豎直平面內,且ab、cd邊保持水平,重力加速度為g。求:
(1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍;
(2)磁場上下邊界間的距離H。