3、環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán),閉合開關(guān)S的瞬間,套環(huán)立刻跳起.某司學另找來器材再探究此實驗,他連接好電路,經(jīng)重復試驗,線圈上的套環(huán)均末動,對比老師演示的實驗,下列四個選項中,導致套環(huán)未動的原因可能是( )
圖4-1-13
A.線圈接在直流電源上了
B.電源電壓過高
C.所選線圈的匝數(shù)過多
D.所用套環(huán)的材料與老師的不同
5.(2011年中山三模)一矩形線圈位于一個方向垂直線圈平面向里的磁場中,如圖4-1-14甲所示;磁感應強度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示.以i表示線圈中的感應電流,以圖甲線圈上箭頭所示方向的電流為正,則以下的i-t圖中正確的是( )
圖4-1-1
4、4
6.如圖4-1-15所示,邊長為L的正方形導線框質(zhì)量為m,由距磁場H高處自由下落,其下邊ab進入勻強磁場后,線圈開始做減速運動,直到其上邊cd剛剛穿出磁場時,速度減為ab邊進入磁場時的一半,磁場的寬度也為L,則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為( )
A.2mgL B.2mgL+mgH
C.2mgL+mgH D.2mgL+mgH
圖4-1-15
圖4-1-16
7.(2011年皖南模擬)如圖4-1-16所示,用一塊金屬板折成橫截面為“”形的金屬槽放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,并以速度v1向右勻速運動,從槽口右側(cè)射入的
5、帶電微粒的速度是v2,如果微粒進入槽后恰能做勻速圓周運動,則微粒做勻速圓周運動的軌道半徑r和周期T分別為( )
A., B.,
C., D.,
8.(2011年江門模擬)如圖4-1-17所示,在磁感應強度為0.6 T的勻強磁場中,長為0.5 m、電阻為1 Ω的導體棒ab放置在水平的光滑金屬框上.導體棒ab在外力作用下以10 m/s的速度向右勻速滑動,已知電容C=2 μF,電阻R1=5 Ω,其余電阻忽略不計,求:
(1)ab棒哪端的電勢高?ab棒中的電動勢多大?
(2)為使ab棒勻速運動,外力的大小及其機械功率各是多少?
(3)電容器的電量是多少?
6、
圖4-1-17
9.如圖4-1-18所示,有小孔O和O′的兩金屬板正對并水平放置,分別與平行金屬導軌連接,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域有垂直導軌所在平面的勻強磁場.金屬桿ab與導軌垂直且接觸良好,并一直向右勻速運動.某時刻ab進入Ⅰ區(qū)域,同時一帶正電小球從O孔豎直射入兩板間.a(chǎn)b在Ⅰ區(qū)域運動時,小球勻速下落;ab從Ⅲ區(qū)域右邊離開磁場時,小球恰好從O′孔離開.
已知板間距為3d,導軌間距為L,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域的磁感應強度大小相等,寬度均為d.帶電小球質(zhì)量為m,電荷量為q,ab運動的速度為v0,重力加速度為g.求:
(1)磁感應強度的大?。?
(2)ab在Ⅱ區(qū)域運動
7、時,小球的加速度大??;
(3)小球射入O孔時的速度v.
圖4-1-18
10.(2011年汕頭模擬)如圖4-1-19甲所示,水平面上有兩電阻不計的光滑金屬導軌平行固定放置,間距為d,右端通過導線與阻值為R的小燈泡L連接,在面積為S的CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度B隨時間的變化如圖乙,在t=0時,一阻值為R的金屬棒在恒力F作用下由靜止開始從ab位置沿導軌向右運動,當t=t0時恰好運動到CD位置,并開始在磁場中勻速運動.求:
(1)0~t0時間內(nèi)通過小燈泡的電流;
(2)金屬棒在磁場中運動的速度大
8、??;
(3)金屬棒的質(zhì)量m.
圖4-1-19
1.AC 解析:由右手定則知A對,由左手定則知C對.
2.AC 解析:由楞次定律知電流沿順時針方向,A對;磁通量變化率不變,C對.
3.B 解析:由題知Ea=Eb=BLv,Ec=Ed=2BLv,由閉合電路歐姆定律和串聯(lián)電路電壓與電阻成正比可知Ua=BLv,Ub=BLv,Uc=BLv,Ud=BLv,故B正確.
4.D 解析:在開關(guān)閉合的瞬間,線圈中的電流變大,磁感應強度變大,穿過金屬套環(huán)的磁通量變大,在金屬套環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應電流,感應磁場必然阻礙原磁場的增大,所以金屬套環(huán)會受到線圈的斥力而跳起.在實驗時
9、電源一般采用直流電源,電壓越大(以不燒壞導線和電源為前提)現(xiàn)象越明顯;所選線圈的匝數(shù)越多,現(xiàn)象也越明顯.如果該學生所用套環(huán)的材料不是金屬,則不會觀察到“跳環(huán)實驗”的現(xiàn)象.
5.A 解析:0~1 s這段時間,由楞次定律知電流沿逆時針方向,且變化率不變,故電流大小不變,A對.
6.C 解析:設剛進入磁場時的速度為v1,剛穿出磁場時的速度v2=
線框自開始進入磁場到完全穿出磁場下落的高度為2L.由題意得mv=mgH
mv+mg·2L=mv+Q
聯(lián)立解得Q=2mgL+mgH.
7.B 解析:“ ”形的金屬槽放在勻強磁場中并以速度v1向右勻速運動時,左板將切割磁感線,上、下兩板間產(chǎn)生電勢差,
10、由右手定則可知上板為正、下板為負,E===Bv1,微粒做勻速圓周運動,則重力與電場力大小相等、方向相反,有m==,洛倫茲力提供向心力,所以qBv2=m,得r==,周期T==,所以B正確.
8.解:(1)由右手定則可判定ab棒中的電流方向由b指向a,故a端的電勢高.
E=BLv=0.6×0.5×10 V=3 V.
(2)回路中電流I== A=0.5 A
F安=BIL=0.6×0.5×0.5 N=0.15 N
由平衡條件得F外=F安=0.15 N
P=F外v=1.5 W.
(3)Q=CU
U=I·R1
解得Q=5×10-6 C.
9.解:(1)ab在磁場區(qū)域運動時,產(chǎn)生的感應電
11、動勢大小為ε=BLv0
金屬板間產(chǎn)生的場強大小為E=
ab在Ⅰ區(qū)域運動時,帶電小球勻速下落,有
mg=qE
聯(lián)立解得B=.
(2)ab在Ⅱ區(qū)域運動時,設小球的加速度為a,依題意,有
qE+mg=ma
所以a=2g.
(3)依題意,ab分別在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域運動時,小球在電場中分別做勻速、勻加速和勻速運動,設發(fā)生的位移分別為sⅠ、sⅡ、sⅢ;ab進入Ⅲ區(qū)域時,小球的運動速度為vⅢ.則:
sⅠ=v·
sⅡ=v·+·2g·2
sⅢ=vⅢ·
vⅢ=v+2g·
又sⅠ+sⅡ+sⅢ=3d
聯(lián)立解得v=v0-.
10.解:(1)0~t0時間內(nèi),閉合電路產(chǎn)生的感應電動勢
E1===
通過小燈泡的電流I=
聯(lián)立可得I=.
(2)若金屬棒在磁場中勻速運動的速度為v,則金屬棒的產(chǎn)生的感應電動勢E2=BLv=B0dv
金屬棒中的電流I′=
因為金屬棒做勻速運動,有F=F安,即F=B0I′d
聯(lián)立解得v=.
(3)在0~t0時間內(nèi),金屬棒在恒力F作用下做勻加速運動,則由牛頓第二定律有F=ma
由運動學公式有a=
聯(lián)立解得金屬棒的質(zhì)量為m=.