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1、考點(diǎn)訓(xùn)練36 自感現(xiàn)象、日光燈原理 電磁感應(yīng)中的圖象問題 一、本題共6小題,每小題9分,共54分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得9分,選不全的得4分,有錯(cuò)選或不答的得0分. 1.(2006北京西城高三期末質(zhì)量檢測(cè))如圖是日光燈的電路圖.日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器組成.關(guān)于日光燈的原理，下列說法正確的是( ) A.日光燈啟動(dòng)，利用了鎮(zhèn)流器中線圈的自感現(xiàn)象 B.日光燈正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用 C.日光燈正常發(fā)光后取下啟動(dòng)器，日光燈仍能正常工作 D.日光燈正常發(fā)光后取下啟動(dòng)器，日光燈不能正常工作 答

2、案：ABC 解析：據(jù)日光燈工作原理知ABC正確. 2.如圖所示的電路中，燈泡A1、A2的規(guī)格完全相同，自感線圈L的電阻可以忽略.下列說法中正確的是( ) A.當(dāng)接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮 B.當(dāng)接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮 C.當(dāng)斷開電路時(shí)，A1和A2都過一會(huì)兒熄滅 D.當(dāng)斷開電路時(shí)，A2立即熄滅，A1過一會(huì)兒熄滅 答案：C 解析：注意理解通電、斷電時(shí)的自感現(xiàn)象,答案為C.(請(qǐng)思考整個(gè)過程中流過燈A2的電流i2隨時(shí)間t的變化圖象) 3.如圖甲所示,圓形線圈處于垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化如圖乙所示.在t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

3、指向紙里,則在0—和—的時(shí)間內(nèi),關(guān)于環(huán)中的感應(yīng)電流i的大小和方向的說法,正確的是( ) A.i大小相等,方向先是順時(shí)針,后是逆時(shí)針 B.i大小相等,方向先是逆時(shí)針,后是順時(shí)針 C.i大小不等,方向先是順時(shí)針,后是逆時(shí)針 D.i大小不等,方向先是逆時(shí)針,后是順時(shí)針 答案：A 解析：由i==·S/R∝=k可知,在0—T4和—時(shí)間內(nèi)i的大小相等.0—和—T時(shí)磁場(chǎng)分別是垂直紙面向里減小和向外減小,由楞次定律和安培定則可知其方向分別為順時(shí)針和逆時(shí)針,正確選項(xiàng)為A. 4.如圖中的虛線上方空間有垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直角扇形導(dǎo)線框繞垂直于線框平面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)線框中感

4、應(yīng)電流的方向以逆時(shí)針為正方向，那么在下圖中能正確描述線框從圖所示位置開始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化情況的是（ ） 答案：A 解析：線圈在進(jìn)入和轉(zhuǎn)出磁場(chǎng)的過程中磁通量才發(fā)生變化,故在這樣的兩個(gè)過程中才有感應(yīng)電流.進(jìn)入磁場(chǎng)的過程是磁通量增加,由楞次定律可知電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,符合題目要求.由于線框是扇形的且勻速轉(zhuǎn)動(dòng),可知磁通量的變化是均勻的,故得到的感應(yīng)電流是穩(wěn)定的,所以選項(xiàng)A是正確. 5.如圖甲所示,abcd為導(dǎo)體做成的框架,其平面與水平面成θ角.質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ與ab、cd接觸良好,回路的總電阻為R;整個(gè)裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場(chǎng)中.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)

5、強(qiáng)度變化情況如圖乙所示,PQ始終靜止.關(guān)于PQ與ab、cd間摩擦力f在0到t1 s內(nèi)的變化情況的說法中,有可能正確的是( ) A.f一直增大 B.f一直減小 C.f先減小后增大 D.f先增大后減小 答案：AC 解析：由i==S/R=kS/R(k為圖線斜率)可知,在0—t1時(shí)間內(nèi),i的大小恒定,且F安=Btil先減小后增大.在B正向減小的過程中,PQ棒受安培力沿斜面向上且逐漸減小,如圖(a),在B反向增大的過程中,PQ棒受安培力沿斜面向下且逐漸增大,如圖(b).前一種

6、情況中PQ棒受靜摩擦力可能隨F安減小而逐漸減小(當(dāng)f靜沿斜面向下時(shí)),也可能隨F安減小而逐漸增大(當(dāng)f靜沿斜面向上時(shí)).后一種情況PQ棒受靜摩擦力隨安培力增大而逐漸增大(f靜方向一定沿斜面向上).故正確選項(xiàng)為AC. 6.(2006北京海淀期末檢測(cè))如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻r不能忽略.R1和R2是兩個(gè)定值電阻,L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈.開關(guān)S原來是斷開的.從閉合開關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時(shí)間內(nèi),通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是 A.I1開始較大而后逐漸變小 B.I1開始很小而后逐漸變大 C.I2開始很小而后

7、逐漸變大 D.I2開始較大而后逐漸變小 答案：AC 解析：從S接通到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止，L產(chǎn)生的感抗RL由大變小，總電流I總由小變大，路端電壓由大變小，則I1由大變小.而L中自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙電流的增加，故I2是逐漸變大的.故AC正確. 二、本題共2小題,每小題10分,共20分.按題目要求作答. 7.如圖所示,abcd為一個(gè)閉合矩形金屬線框,圖中虛線為磁場(chǎng)右邊界(磁場(chǎng)的左邊界很遠(yuǎn)),它與線圈的ab邊平行,等分bc邊,即線圈有一半位于勻強(qiáng)磁場(chǎng)之中,而另一半位于磁場(chǎng)之外,磁感線方向垂直于線框平面向里.線框以ab邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),t=0時(shí)刻線圈的位置

8、如圖所示.在下面的坐標(biāo)系中定性畫出轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線圈內(nèi)感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象(只要求畫出一個(gè)周期). 答案：見解析 解析：由i==cosθ=cost,且在0—和T—T時(shí)間內(nèi),回路中磁通量變化量ΔΦ為零,無感應(yīng)電流,i-t圖如下. 8.如圖甲所示,空間有一寬為2L的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向外.abcd是由均勻電阻絲做成的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框,總電阻值為R.線框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過程中,線框ab、cd兩邊始終與磁場(chǎng)邊界平行.設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的位置x=0,x軸沿水平方向向右. 在下面的乙圖中,畫出ab兩端電勢(shì)差Uab隨距離變化的圖象(

9、其中U0=BLv). 甲 乙 答案：見解析 解析：由公式E=BLv和電路知識(shí)求解,注意a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的高低.如下圖. 三、本題26分.解答應(yīng)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能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 9.如圖甲所示,一個(gè)足夠長(zhǎng)的U形金屬管導(dǎo)軌NMPQ固定在水平面內(nèi),MN、PQ兩導(dǎo)軌間的寬度為l=0.50 m.一根質(zhì)量為m=0.50 kg的均勻金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上且接觸良好,abMP恰好圍成一個(gè)正方形.該軌道平面處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以調(diào)節(jié)、豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為Fm=1

10、.0 N,ab棒的電阻為R=0.10 Ω,其他各部分電阻均不計(jì).開始時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.50 T. (1)若從某時(shí)刻(t=0)開始,調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,使其以=0.20 T/s的變化率均勻增加，求經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間ab棒開始滑動(dòng).此時(shí)通過ab棒的電流大小和方向如何? (2)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0的大小不變,從t=0時(shí)刻開始,給ab棒施加一個(gè)水平向右的拉力,使它以a=4.0 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)出此拉力FT的大小隨時(shí)間t變化的函數(shù)表達(dá)式，并在圖乙所示的坐標(biāo)圖上作出拉力FT隨時(shí)間t變化的FT-t圖線. 答案：(1)17.5 s I=0.5 A 方向從b到a （2）FT=(

11、3+2.5t) N 圖線略 解析：(1)以ab桿為研究對(duì)象,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),閉合電路中有恒定的電流I.以ab桿為研究對(duì)象,它受到的安培力逐漸增大,靜摩擦力也隨之增大.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到ab所受安培力F與最大靜摩擦力Fm相等時(shí)開始滑動(dòng).因F=BIl,B=B0+t=(0.5+0.2t) T,I=,E==l2, F=Fm.由以上各式求出,經(jīng)時(shí)間t=17.5 s后ab棒開始滑動(dòng),此時(shí)通過ab棒的電流大小為I=0.5 A,由楞次定律可判斷出,電流方向?yàn)閺腷到a. (2)當(dāng)ab勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律有：FT-Fm-F=ma.因F=B0Il,I=B0lv/R,v=at.聯(lián)立上述各式,并代入數(shù)據(jù),可解得：FT=Fm+ma+B02l2at/R=(3+2.5t) N.由此可畫出FT-t關(guān)系圖象如圖所示