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1、[課堂——針對考點強化訓練]
1.(2012·北京高考)物理課上,老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖4-2-5所示,她把一個帶鐵芯的線圈L、開關S和電源用導線連接起來后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上,且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關S的瞬間,套環(huán)立刻跳起。
某同學另找來器材再探究此實驗。他連接好電路,經重復試驗, 圖4-2-5
線圈上的套環(huán)均未動。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( )
A.線圈接在了直流電源上
B.電源電壓過高
C.所選線圈的匝數過多
D.所用套環(huán)的材料與老師的不同
解析:選D 金屬套環(huán)跳起的原因是開關S閉合時,套環(huán)上產生的
2、感應電流與通電線圈上的電流相互作用而引起的。無論實驗用交流電還是直流電,閉合開關S瞬間,金屬套環(huán)都會跳起。如果套環(huán)是塑料材料做的,則不能產生感應電流,也就不會受安培力作用而跳起。所以答案是D。
2.如圖4-2-6所示,豎直平面內有一金屬環(huán),半徑為a,總電阻為R(指拉直時兩端的電阻),磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面,在環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當擺到豎直位置時,B點的線速度為v,則這時AB 圖4-2-6
兩端的電壓大小為( )
A. B.
C. D.Bav
解析:選A 由題意可得:E=B
3、×2a×v,UAB=×R=,選項A正確。
3.如圖4-2-7所示,固定的水平長直導線中通有電流 I,矩形線框與導線在同一豎直平面內,且一邊與導線平行。線框由靜止釋放,在下落過程中( )
A.穿過線框的磁通量保持不變 圖4-2-7
B.線框中感應電流方向保持不變
C.線框所受安培力的合力為零
D.線框的機械能不斷增大
解析:選B 當線框由靜止向下運動時,穿過線框的磁通量逐漸減小,根據楞次定律可得產生的感應電流的方向為順時針且方向不發(fā)生變化,A錯誤,B正確;因線框上下兩邊所在處的磁場強弱不同,線框所受的安培力的合力一定
4、不為零,C錯誤;整個線框所受的安培力的合力豎直向上,對線框做負功,線框的機械能減小,D錯誤。
4.用均勻導線做成的正方形線框邊長為0.2 m,正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強磁場中,如圖4-2-8所示。當磁場以10 T/s的變化率增強時,線框中a、b兩點間的是電勢差是( )
A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 圖4-2-8
C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V
解析:選B 題圖中正方形線框的左半部分磁通量變化而產生感應電動勢,從而在線框中有感應電流,把左半部分線框看成電源,其電動勢為E,內電阻為
5、,畫出等效電路圖如圖所示。則a、b兩點間的電勢差媽為電源的路端電壓,設l是邊長,且依據題意知
=10 T/s,由E=得
E===10× V=0.2 V,
所以U=IR=·=× V=0.1 V,由于a點電勢低于b點電勢,故Uab=-0.1 V,即B選項正確。
5.(2012·廣東高考)如圖4-2-10所示,質量為M的導體棒ab,垂直放在相距為l的平行光滑金屬導軌上,導軌平面與水平面的夾角為θ,并處于磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中,左側是水平放置、間距為d的平行金屬板,R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值,不計其他電阻。
圖4-2-10
(1)調節(jié)Rx=R,釋放導體棒,當棒沿導軌勻速下滑時,求通過棒的電流I及棒的速率v。
(2)改變Rx,待棒沿導軌再次勻速下滑后,將質量為m、帶電荷量為+q的微粒水平射入金屬板間,若它能勻速通過,求此時的Rx。
解析:(1)導體棒勻速下滑時,
Mgsin θ=BIl①
I=②
設導體棒產生的感應電動勢為E0
E0=Blv③
由閉合電路歐姆定律得
I=④
聯立②③④,得
v=⑤
(2)改變Rx,由②式可知電流不變。設帶電微粒在金屬板間勻速通過時,板間電壓為U,電場強度大小為E
U=IRx⑥
E=⑦
mg=qE⑧
聯立②⑥⑦⑧,得
Rx=⑨
答案:(1) (2)