- 电磁学
- 共4057题
20.如图,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨垂直构成闭合回路,且两棒都可沿导轨无摩擦滑动。用与导轨平行的水平恒力F向右拉cd棒,经过足够长时间以后
正确答案
解析
A、若两金属棒间距离保持不变,回路的磁通量不变,没有感应电流产生,两棒都不受安培力,则cd将做匀加速运动,两者距离将增大.所以自相矛盾,因此两棒间的距离不可能保持不变.故A错误.
B、若金属棒ab做匀速运动,所受的安培力为零,ab中电流为零,则cd中电流也为零,cd不受安培力,而cd还受到F作用,cd将做匀加速运动.所以自相矛盾.故B错误.
C、当两棒的运动稳定时,两棒速度之差一定,回路中产生的感应电流一定,两棒所受的安培力都保持不变,一起以相同的加速度做匀加速运动,故C正确.
D、由于两者距离不断增大,穿过回路的磁通量增大,由楞次定律判断可知,金属棒ab上的电流方向是由b向a.故D正确.
故选:CD
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势.
解题思路
若金属棒ab做匀速运动,所受的安培力为零,ab中电流为零,则知cd中电流也为零,而cd还受到F作用,cd将做匀加速运动.若两金属棒间距离保持不变,同理可知,cd将做匀加速运动,两棒间距离将增大.由此分析可知,两棒都做匀加速运动,加速度相同,cd的速度大于ab的速度,由楞次定律分析感应电流方向.
知识点
电阻不计的平行金属导轨相距L,与总电阻为2R的滑动变阻器、板间距为d的平行板电容器和开关S连成如图所示的电路。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨所在的平面。电阻为R的金属棒ab与导轨垂直,接触良好,并紧贴导轨匀速移动。合上开关S,当滑动变阻器触头P在中点时,质量为m、电量为+q的带电微粒从平行板电容器中间位置水平射入,微粒在两板间做匀速直线运动;当P移至C时,相同的带电微粒以相同的速度从同一位置射入两板间,微粒穿过两板的过程中动能增加。重力加速度为g。求:
26.ab运动的方向及其速度大小;
27.当P移至C时,微粒穿过两板的过程中,电场力对微粒做的功W。
正确答案
(6分)
解析
微粒做匀速直线运动时,电场力与重力平衡,则电场力方向竖直向上,上极板带负电,ab中感应电流方向由a与b,由右手定则判断知ab向左运动.对微粒,由平衡条件有:
得电容器板间电压为:
由得ab产生的感应电动势为:
,由E=BLv得:
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
微粒做匀速直线运动时,电场力与重力平衡,分析电容器板间电场方向,确定金属棒产生的感应电流方向,由右手定则判断其运动方向.由平衡条件求电容器板间电压,得到金属棒产生的感应电动势,再由E=BLv求金属棒的速度.
易错点
关键分析带电粒子在匀强电场中的受力情况,由带电粒子做直线运动的条件求解.
正确答案
(5分)
解析
当P移至C时,板间电压为:
微粒穿过两板的过程中,由动能定理得:
(qE电-mg)h=△Ek.
又
得:
故电场力对微粒做的功为:W=qE电h=4△Ek
考查方向
带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
当P移至C时,由电路知识求出电容器板间电压.此时微粒在电场中做类平抛运动,由动能定理求出偏转距离,再求电场力做功.
易错点
粒子在电场中做类平抛,关键应用动能定理列式求解.
4.如图所示为地磁场的磁感线分布示意图。一架飞机在赤道上空匀速飞行,机翼保持水平'
由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠,在地磁场的作用下,金属机翼上产生了电势差。设
飞行员左方机翼末端处的电势为,右方机翼末端处的电势为
,忽略磁偏角的影响,则(单选)
正确答案
解析
AB、当飞机在赤道上空竖直下坠时,由于地磁场向北,不论是飞机从西往东飞,还是飞机从东向西飞,机翼都不切割磁感线,不产生感应电动势,所以机翼两端不存在电势差,故AB错误;
CD、由于地磁场向北,若飞机从南往北飞,由右手定则可判知,飞机的右方机翼末端电势比左方末端电势高,即φ2比φ1高.若飞机从北往南飞,则φ1比φ2高,故C正确,D错误.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势
解题思路
由于地磁场的存在,当飞机在在赤道上空竖直下坠时,机翼切割磁感线,产生感应电动势,机翼末端存在电势差,由右手定则可判定电势的高低.
易错点
掌握右手定则.对于机翼的运动,类似于金属棒在磁场中切割磁感线会产生电动势,而电源内部的电流方向则是由负极流向正极的.
知识点
周女士,头晕乏力半年,手足关节痛3年余,查体双手指5肌肉萎缩,手指向尺侧偏,X线显示关节腔变窄,关节半脱位,血沉380mm/h,此患者最可能的诊断是
A.退行性骨关节病
B.类风湿性关节炎
C.先天性关节畸形
D.风湿性关节炎
E.系统性红斑狼疮
正确答案
B
解析
此题考察类风湿性关节炎诊断,主要根据临床表现结合相关检查。
18.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时,从中释放一颗卫星,卫星位于航天飞机正上方,卫星与航天飞机保持相对静止,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为绳系卫星。现有一颗绳系卫星在地球上空沿圆轨道运行,能够使缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势的是
正确答案
解析
地球的地理南极为地球的磁北极,地球的地理北极为地球的磁南极,根据右手定则,要使缆绳卫星端电势高于航天飞机端电势,电缆绳需在赤道平面自西向东运动,或者有自西向东运动的分速度,故A、D选项正确。
考查方向
1、考查地球磁场的分布:地理南极为地球的磁北极,地理北极为地球的磁南极,并且存在一定的偏角。
2、考查导体切割磁感线时电流方向的判断,及导体在磁场中运动产生感应电动势的条件。
解题思路
1、明白地球的南北极与地球磁场的南北极的关系。
2、根据右手定则判断电流的方向。
易错点
1、误认为地球南北极就是地球磁场的南北极。
2、对导体切割磁感线电流的方向判断不清楚。
知识点
19.图为法拉第圆盘发电机的示意图,半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度ω逆时针(从上向下看)旋转,匀强磁场B竖直向上,两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触,电刷间接有阻值为R的定值电阻,忽略圆盘电阻与接触电阻,则
正确答案
解析
:A、由右手定则可知,流过电阻R的电流从b向a,故A错误;
B、圆盘转动时产生的感应电动势:,因为忽略圆盘电阻与接触电阻,没有内电压,则b、a间电势差为
,故B正确;
CD、流过定值电阻的电流,则若ω增大到原来的2倍,则流过定值电阻的电流增大到原来的2倍,故C正确,D错误;故选:BC
考查方向
解题思路
将导体圆盘看成无数根辐向的导体组成的,由右手定则可以判断出感应电流的方向;由,求出感应电动势,然后根据电路结构、应用欧姆定律公式分析答题.
易错点
计算圆盘转动时产生的感应电动势时,由,式中速度应为平均速度。
知识点
足够长的两光滑水平导轨间距L=1.0m,导轨间接有R=2.5Ω的电阻和电压传感器。电阻r=0.5Ω、质量m=0.02kg的金属棒ab,在恒力F=0.5N的作用下沿导轨由静止开始滑动,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小B=1.0T。
15.请判别通过金属棒ab的电流方向;
16.写出电压传感器两端的电压U与金属棒ab速度v的关系式;
17.若F作用2.0m时,金属棒ab已达到最大速度,求这一过程中拉力功率的最大值及金属棒ab产生的焦耳热。
正确答案
右手定则可得 通过金属棒ab的电流方向 “b”到“a” (3分)
解析
右手定则可得 通过金属棒ab的电流方向 “b”到“a” (3分)
考查方向
感应电流方向的判断
解题思路
右手定则可得 通过金属棒ab的电流方向
易错点
不熟悉右手定则
正确答案
(0<v≤ 1.5m/s)
解析
金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=BLv (2分)
根据闭合回路的欧姆定律: (2分)
(2分) (0<v≤ 1.5m/s)
考查方向
法拉第电磁感应定律
解题思路
由法拉第电磁感应定律和欧姆定律列式即可得到关系式。
易错点
不会画等效电路图
正确答案
Qab=0.16J
解析
当导体棒达到最大速度时,金属棒的合力为零:F=F安 (2分)
F安=BIL (1分)(写等同于 F安=BIL给分,写
不给分)
(若同学在第(2)问中没写,写在此处,请赋分在第二问)
E=BLv最大 (若同学在第(2)问中没写,写在此处,请赋分在第二问)
可以求得v最大 =1.5m/s (2分)
P输入=Fv最大 (2分)
P输入=0.75W
从静止到最大速度的过程,由动能定理得: (2分)
W安=Q焦耳=0.9775J
金属棒ab产生的焦耳热为 (2分)
Qab=0.16J
考查方向
功能关系
解题思路
先根据当导体棒达到最大速度时,金属棒的合力为零求出最大速度,然后由动能定理求出安培力做的功,由功能关系就可计算出焦耳热。
易错点
当导体棒达到最大速度时,金属棒的合力为零是解题的突破口。
14.如图甲是法拉第在1831年做成的世界上第一台铜盘发电机实物图,图乙是这个铜盘发电机的示意图,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触,转动轴穿过铜盘中心且与磁场平行。转动铜盘就可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为r,匀强磁场的磁感应强度为B,回路总电阻为R,顺着磁场看铜盘顺时针转动的角速度为ω,以下说法正确的是( )
.
正确答案
解析
A、将铜盘看成若干条过圆心的棒,根据右手定则可知,铜盘上感应电流的方向从C到D,故A错误;
B、铜盘转动产生的感应电动势相当于长度为r的金属杆绕其中一个端点匀速转动则产生电动势;
即由欧姆定律可得:
解得:
,故B正确;
C、铜盘转动切割磁感线,从而产生感应电动势,并不是穿过铜盘的磁通量变化,因此自由电子不随铜盘一起运动形成涡电流,故CD错误;
故选:B.
考查方向
法拉第电磁感应定律
解题思路
由右手定则可明确电流的方向;根据转动切割产生的电动势公式可求得电动势,由欧姆定律求解电流的大小;当穿过铜盘磁通量发生变化时,则会产生感应电动势,形成涡流,从而即可求解.
易错点
右手定则与楞次定律的区别
知识点
诊断前置胎盘较安全可靠的方法是
A.放射线检查
B.B型超声检查
C.肛门检查
D.化验检查
E.阴道检查
正确答案
B
解析
前置胎盘基本异常发生在胎盘位置较低,低于胎儿先露部。在检查时一定注意不能增加其出血的可能性,肛门检查和阴道检查可以增加出血的可能,化验检查不能发现其位置问题,放射性检查不适合孕妇使用,只有B超检查不增加其出血可能,同时可以达到确定胎盘位置的目的。
6. 北半球某处,地磁场水平分量B1=0.8×10-4T,竖直分量B2=0.5×10-4T,海水向北流动,海洋工作者测量海水的流速时,将两极板插入此海水中,保持两极板正对且垂线沿东西方向,两极板相距d=20m,如图所示,与两极板相连的电压表(可看做是理想电压表)示数为U=0.2mV,则
正确答案
解析
由题意知,海水向北流动,根据右手定则可知,西侧极板电势高,东侧极板电势低,A对B错;C、正负离子在两极板聚集,两极板间形成电场,最终最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡,由平衡条件得:qvB=q,解得:v=
=
=0.2m/s,故C错误,D正确;
考查方向
解题思路
海水向南流动时,正负离子向南流动,受到洛伦兹力向东西方向偏转,打在两极板上,在两极板间形成电场,最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡,根据平衡求出流速
易错点
本题的关键知道海水向北流动时,正负离子向北流动,受到洛伦兹力向东西方向偏转,打在两极板上,在两极板间形成电场,最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡
知识点
如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5 m,左端接有阻值R=0.3 Ω的电阻,一质量m=0.1 kg,电阻r=0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4 T,棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2 m/s2的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9 m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1,导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,求
(1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量q;
(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;
(3)外力做的功WF。
正确答案
(1)4.5 C
(2)1.8 J
(3)5.4 J
解析
(1)设棒匀加速运动的时间为t,回路的磁通量变化量为
Φ,回路中的平均感应电动势为
,由法拉第电磁感应定律得
①
其中Φ=Blx②
设回路中的平均电流为,由闭合电路的欧姆定律得
③
则通过电阻R的电荷量为④
联立①②③④式,代入数据得q=4.5 C⑤
(2)设撤去外力时棒的速度为v,对棒的匀加速运动过程,由运动学公式得v2=2ax⑥
设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为W,由动能定理得W=0-mv2⑦
撤去外力后回路中产生的焦耳热
Q2=-W⑧
联立⑥⑦⑧式,代入数据得
Q2=1.8 J⑨
(3)由题意知,撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1,可得Q1=3.6 J⑩
在棒运动的整个过程中,由功能关系可知WF=Q1+Q2⑪
由⑨⑩⑪式得WF=5.4 J。
知识点
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。
正确答案
(1)1.5V -0.6V (2) ,如图 (3)7.5J
解析
(1)金属杆CD在匀速运动中产生的感应电动势
(D点电势高)
当x=0.8m时,金属杆在导轨间的电势差为零。设此时杆在导轨外的长度为,则
由楞次定律判断D点电势高,故CD两端电势差
(2)杆在导轨间的长度l与位置x关系是
对应的电阻Rl为 电流
杆受安培力F安为
根据平衡条件得
画出的F-x图象如图所示。
(3)外力F所做的功WF等于F-x图线下所围成的面积,即
而杆的重力势能增加量
故全过程产生的焦耳热
知识点
如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)。两线圈在距磁场上界面高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2。不计空气阻力,则
正确答案
解析
由于从同一高度下落,到达磁场边界时具有相同的速度v,切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力,又
(ρ为材料的电阻率,
为线圈的边长,S为单匝导线横截面积),所以安培力
,此时加速度
,且
(
为材料的密度),所以加速度
是定值,线圈Ⅰ和Ⅱ同步运动,落地速度相等v1 =v2。由能量守恒可得:
,(H是磁场区域的高度),Ⅰ为细导线m小,产生的热量小,所以Q1< Q2。正确选项D。
知识点
如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求:
(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;
(2)导体棒匀速运动的速度大小v;
(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。
正确答案
答案:(1)(2)
(3)
解析
(1)在绝缘涂层上
受力平衡
解得
(2)在光滑导轨上
感应电动势 感应电流
安培力 受力平衡
解得
(3)摩擦生热
能量守恒定律
解得
知识点
15.如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l。下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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