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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图,光滑斜面的倾角为,斜面上放置一矩形导体线框边的边长为边的边长为,线框的质量为,电阻为,线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连,重物质量为,斜面上线(平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的,且线框的边始终平行底边,则下列说法正确的是(    )

A线框进入磁场前运动的加速度为

B线框进入磁场时匀速运动的速度为

C线框做匀速运动的总时间为

D该匀速运动过程产生的焦耳热为

正确答案

D

解析

知识点

牛顿运动定律的综合应用电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图所示,两固定竖直光滑金属导轨电阻不计,完全相同的导体棒ab、cd水平置于 匀强磁场上方且相距一定距离。匀强磁场上、下边界水平,方向垂直纸面向里,现同时由静止释放ab、cd,ab进入磁场时恰好做匀速运动,ab出磁场时,cd刚好进入磁场,已知导体棒与导轨接触良好。竖直导轨足够长,则在导体棒cd穿越磁场的过程中

Ad端电势低于c端电势

B始终做匀速直线运动

C运动时间小于导体棒ab在磁场中的运动时间

D克服安培力做的功等于ab穿越磁场过程中克服安培力做的功

正确答案

C

解析

略。

知识点

感生电动势、动生电动势右手定则电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图,光滑斜面PMNQ的倾角为θ,斜面上放置一矩形导体线框abcd,其中ab边长为l1,bc边长为l2,线框质量为m、电阻为R,有界匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于斜面向上,e f为磁场的边界,且e f∥MN,线框在恒力F作用下从静止开始运动,其ab边始终保持与底边MN平行,F沿斜面向上且与斜面平行,已知线框刚进入磁场时做匀速运动,则下列判断正确的是

A线框进入磁场前的加速度为

B线框进入磁场时的速度为

C线框进入磁场时有a→b→c→d方向的感应电流

D线框进入磁场的过程中产生的热量为(F − mgsinθ)l1

正确答案

A,B,C

解析

略。

知识点

通电直导线在磁场中受到的力感生电动势、动生电动势右手定则电磁感应中的能量转化
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距m,导轨平面与水平面成角,上端连接阻值为的电阻,匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度T,质量为kg、电阻为的金属棒,以初速度从导轨底端向上滑行,金属棒在安培力和一平行于导轨平面的外力的共同作用下做匀变速直线运动,速度-时间图像如图所示,设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为,(m/s2),求:

(1)金属棒产生的感应电动势的最大值和电阻消耗的最大功率?

(2)当金属棒速度为向上3m/s时施加在金属棒上外力F的大小和方向?

(3)请求出金属棒在整个运动过程中外力随时间t变化的函数关系式。

正确答案

见解析

解析

(1)当速度最大时,感应电动势最大,R上消耗功率最大。

E=BLV0        

E =0.4×1×6V=2.4V;  

PR=I2R=   

(2)当金属棒速度为v=3m/s时,加速度为沿斜面向下

   

由牛顿第二定律得(取沿斜面向下为正方向):

, 

平行于斜面向上 

(3)  由图可知速度  (沿斜面向上为正方向) 

安培力 :(沿斜面向下为正方向)

上升阶段由牛顿第二定律:

 

代入得:F=1.32-0.16t,(0<t<2)    

下降时,摩擦力方向改变,安培力随速度改变而改变

   (2<t<4) 

知识点

牛顿运动定律的综合应用电磁感应中的能量转化
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

如图所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m的导体ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,导体与导轨之间的动摩擦因数为.现导体在水平向左、垂直于导体的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中始终与导轨保持垂直).设导体接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程

A导体速度的最大值为

B流过电阻R的电量为

C恒力F与摩擦力做功之和等于整个回路中产生的焦耳热

D恒力F与安培力冲量之和等于杆动量的变化量

正确答案

B

解析

知识点

电磁感应中的能量转化
1
题型:简答题
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简答题 · 15 分

(1)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则   (    )

A,6种光子中有2种属于巴耳末系

B,6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的

C,若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应

D,使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量

E,6种光子中频率最大的是n=4激发态跃迁到基态时产生的

(2)两根足够长的平行光滑导轨,相距1m水平放置。匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间,B=0.4T,金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上。若两棒以相同的初速度3m/s向相反方向分开,不计导轨电阻,求:

①棒运动达到稳定时ab棒的速度大小。

②金属棒运动达到稳定的过程中,回路上释放出的焦耳热。

③金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加了多少。

正确答案

答案:(1) ADE

解析

(2) 1ab、cd棒组成的系统动量守恒,最终具有共同速度V,以水平向右为正方               向,则mcdV0 – mabV0 =(mcd + mab)V      (2分)    V = 1 m/s(1分)

2根据能量转化与守恒定律,产生的焦耳热为:

(3分)

3对cd棒利用动量定理:– BIL·t = mcd(V – V0)

BLq = mcd(V0 – V)

又  q= BLs /(R1 + R2)

s = mcd(V0 – V)(R1+R2)/ B2L2  = 1. 5 m  (3分)

知识点

电磁感应中的能量转化氢原子的能级公式和跃迁
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

在如图所示的装置中,PQM和是两根固定的平行、光滑金属轨道,其中PQ和水平而QM和竖直,它们之间的距离均为L。质量为m、电阻为R的光滑金属棒ab垂直于PQ放置在水平轨道上,在它的中点系着一根柔软轻绳,轻绳通过一个被固定的轻小的定滑轮在另一端系住一个质量为m的物块A,定滑轮跟水平轨道在同一个平面内,轻绳处于绷直状态。另一根质量为m、电阻为R的金属棒cd垂直于QM和紧靠在竖直轨道上,它在运动过程中始终跟轨道接触良好。整个装置处在水平向右的、磁感应强度为B的匀强磁场中。已知重力加速度为g,轨道和轻绳足够长,不计其余各处摩擦和电阻。现同时由静止释放物块A和金属棒cd,当物块A的速度达到某个值时,cd棒恰好能做匀速运动。

求:

(1)cd棒匀速运动的速度大小;

(2)运动过程中轻绳产生的张力的大小;

(3)若cd棒从静止释放到刚达到最大速度的过程中产生的焦耳热为W,求此过程中cd棒下落的距离。

正确答案

见解析。

解析

(1)cd棒匀速运动时,所受安培力跟重力相平衡,令此时回路中的电流为I,cd棒的速度为,有;由以上两式可解得:

(2)令细绳产生的张力大小为T,物块的加速度大小为a,由牛顿第二定律:

对物块有

对ab棒有

由以上两式可解得:

(3)由能量的转化和守恒定律有:

可解得

知识点

通电直导线在磁场中受到的力感生电动势、动生电动势电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 5 分

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向与斜面垂直,两磁场的宽度MJ和J G均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过GH进入磁场时,线框恰好以速度做匀速直线运动;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v做匀速直线运动。则下列说法正确的是

Av=v0

B线框离开MN的过程中电流方向为adcba

C当ab边刚越过JP时,线框加速度的大小为3gsinθ

D从ab边刚越过GH 到ab边刚越过MN过程中,线框产生的热量为 2mgLsinθ+mv

正确答案

B,C,D

解析

略。

知识点

牛顿第二定律楞次定律电磁感应中的能量转化
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图,一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场仅限于直角边为L的等腰直角三角形虚线区域内,一固定的每边长为2L正方形金属框,单位长度的电阻为r0,每条边的材料均相同,现让有界匀强磁场沿如图所示方向,以速度v0向右匀速通过金属框,磁场穿过金属框的过程中,下列判断正确的是

A金属框中产生电流先逆时针后顺时针   

B金属框中的感应电流最大为             

C金属框中产生的焦耳热为 

D金属框所受安培力的最大值为

正确答案

A,B,D

解析

略。

知识点

感生电动势、动生电动势右手定则电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

在倾角为θ足够长的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场,磁场方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为L,如图所示。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t=0时刻以速度v0进入磁场,恰好做匀速直线运动。若经过时间t0,线框ab边到达 中间位置时,线框又恰好做匀速运动,则下列说法正确的是

A当ab边刚越过时,线框加速度的大小为2gsinθ

Bt时刻线框匀速运动的速度为

Ct时间内线框中产生的热量为mgLsinθ+

D离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动

正确答案

B,C

解析

知识点

电磁感应中的能量转化
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图甲所示,在竖直平面内有一单匝正方形线圈和一垂直于竖直平面向里的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,磁场上、下边界AB和CD均水平,线圈的ab边水平且与AB间有一定的距离。现在让线圈无初速自由释放,图乙为线圈从自由释放到cd边恰好离开CD边界过程中的速度一时间关系图象。已知线圈的电阻为r,且线圈平面在线圈运动过程中始终处在竖直平面内,不计空气阻力,重力加速度为g,则根据图中的数据和题中所给物理量可得

A在0~t3时间内,线圈中产生的热量为

B在t2~t3时间内,线圈中cd两点之间的电势差为零

C在t3~t4时间内,线圈中ab边电流的方向为从b流向a

D在0~t3时间内,通过线圈回路的电荷量为

正确答案

A,C

解析

知识点

感生电动势、动生电动势电磁感应中的能量转化
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题型: 多选题
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多选题 · 4 分

两根足够长的间距为L的光滑导轨竖直放置,底端接阻值为R的电阻。将阻值也为R金属棒悬挂在一固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。导轨电阻不计,重力加速度为g。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(   )

A释放瞬间金属棒的加速度一定等于g

B金属棒到达最低点的加速度一定小于g

C金属棒的速度为v时,电阻R的电功率为

D电路上产生的总热量可能等于金属棒重力势能的减少量

正确答案

A,B,C

解析

知识点

牛顿运动定律的综合应用电磁感应中的能量转化
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

如图所示,垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界方形匀强磁场区域,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框以恒定的速度v沿垂直磁场边界方向运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=l,cd=2l,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量为_____,线框产生的热量可能为_______。

正确答案

    (备注:漏解扣1分)

解析


知识点

电磁感应中的能量转化
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m的导体棒ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。现导体棒在水平向左、垂直于导体棒的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直)。设导体棒接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则在此过程,下列说法正确的是

A导体棒的速度最大值为

B流过电阻R的电荷量为

C恒力F和摩擦力对导体棒做的功之和等于导体棒动能的变化量

D恒力F和安培力对导体棒做的功之和大于导体棒动能的变化量

正确答案

B,D

解析

知识点

电磁感应中的能量转化
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题型:简答题
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简答题 · 19 分

如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B。有一长度为L、宽度为b(b<h)、电阻为R、质量为m的矩形线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落,当线圈的下边穿出磁场时,恰好以速率v匀速运动。已知重力加速度为g,求

(1)线圈匀速运动的速率v;

(2)穿过磁场区域过程中,线圈中产生的热量Q;

(3)线圈穿过磁场区域所经历的时间t。

正确答案

见解析

解析

(1)线圈匀速穿出磁场,产生的感应电动势为           (2分)

回路中的电流为                                           (2分)

此时线圈受到竖直向上的安培力                           (1分)

由平衡条件得                                            (1分)

所以                                                   (1分)

(2)线圈穿过磁场区域过程中,由功能关系    (3分)

所以                                     (3分)

(3)线圈进入磁场过程中,下边进入磁场时线圈的速率为0,上边进入磁场时线圈的速率为v1。当其速率为V时,由牛顿运动定律

                                             (1分)

又                                                     (1分)

整理,得

求和,得

所以 

                                         (1分)

接着线圈在磁场以g匀加速运动,有

                                               (1分)

最后线圈匀速穿出磁场,有

                                                   (1分)

所以                         (1分)

知识点

牛顿第二定律电磁感应中的能量转化
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