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1 简答题 · 22 分

为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种“闪烁”装置,如图所示,自行车后轮由半径r1=5.0╳10-2m的金属内圈.半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内.外圈之间等间隔地接有4根金属条,每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁,形成了磁感应强度B=0.10T.方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场,其内半径为r1.外半径为r2.张角θ=π/6。后轮以角速度ω=2π rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻,忽略磁场的边缘效应。

(1)当金属条ab进入“扇形” 磁场时,求感应电动势E,并指出ab上的电流方向;

(2)当金属条ab进入“扇形” 磁场时,画出“闪烁”装置的电路图;

(3)从金属条ab进入“扇形” 磁场开始,经计算画出轮子转一圈过程中,内圈与外圈之间电势差Uab-t图象;

(4)若选择的是“1.5V.0.3A”的小灯泡,该“闪烁”装置能否正常工作?有同学提出,通过改变磁感应强度B.后轮外圈半径r2.角速度ω和张角θ等物理量的大小,优化前同学的设计方案,请给出你的评价。

1 简答题 · 16 分

如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,其方向垂直于倾角θ为300的斜面向上。绝缘斜面上固定有“Λ”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m。MN连线水平。长为3m。以MN的中点O为原点、OP为x轴建立一坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m,质量m为1kg,电阻R为0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定的速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10m/s2

(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m电势差UCD

(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图2中画出F-x关系图象;

(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。

1 单选题 · 4 分

如图5所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M'N'的过程中,棒上感应电动势E随时间t变化的图示,可能正确的是  (  )

A

B

C

D

1 多选题 · 6 分

半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图(左)所示。有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图(右)所示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒,则以下说法正确的是()

A第2秒内上极板为正极

B第3秒内上极板为负极

C第2秒末微粒回到了原来位置

D第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.2

1 简答题 · 15 分

如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:

(1)磁感应强度的大小

(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小

(3)流经电流表电流的最大值

1 单选题 · 4 分

将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是

A感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大

C穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大

D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

1 单选题 · 3 分

如图,EOF和E′OF′为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥E′O′,OF ∥F′O′,且EO⊥OF;OO′为∠EOF的角平分析,OO′间的距离为l;磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿OO′方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是

A

B

C

D

1 单选题 · 6 分

英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是

A0

B

C

D

1 单选题 · 3 分

如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为

A

B

C

D

1 单选题 · 6 分

如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度V向右匀速滑动, MN中产生的感应电动势为El;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1: E2分别为

Ac→a,2:1

Ba→c,2:1

Ca→c,1:2

Dc→a,1:2

下一知识点 : 楞次定律
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