43 喜欢·134 浏览
多选题

(多选)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一部分在同一水平面内,另一部分垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v$_1$沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度v$_2$向下匀速运动.重力加速度为g.下列说法中正确的是(  )

A
ab杆所受拉力F的大小为$\frac {B_L_v$_1$}{2R}$+μmg
B
cd杆所受摩擦力为零
C
回路中的电流强度为$\frac {BL(v$_1$+v$_2$)}{2R}$
D
μ与v$_1$大小的关系为μ=$\frac {2Rmg}{B_L_v$_1$}$

题目答案

AD

答案解析

分析:

当导体棒ab匀速向右运动时,切割磁感线,cd运动时不切割磁感线,在回路中产生感应电流,从而使导体棒ab受到水平向左的安培力.导体棒cd受到水平向右的安培力,使导体棒和轨道之间产生弹力,从而使cd受到向上的摩擦力,把力分析清楚,然后根据受力平衡求解.

解答:

解:A、导体切割磁感线时产生沿abdca方向的感应电流,大小为:I=$\frac {BLv$_1$}{2R}$①

导体ab受到水平向左的安培力,由受力平衡得:BIL+mgμ=F ②

导体棒cd运动时,在竖直方向受到摩擦力和重力平衡,有:f=BILμ=mg ③

联立以上各式解得:F=mgμ+$\frac {B_L_v$_1$}{2R}$,μ=$\frac {2Rmg}{B_L_v$_1$}$

故AD正确,BC错误.

故选AD.

点评:

本题是双杆类型,涉及电磁感应过程中的复杂受力分析,解决这类问题的关键是,根据法拉第电磁感应定律判断感应电流方向,然后根据安培定则或楞次定律判断安培力方向,进一步根据运动状态列方程求解.

举一反三
多选题

(多选)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(  )

A
两棒间的距离保持不变
B
两棒都做匀速直线运动
C
两棒都做匀加速直线运动
D
ab棒中的电流方向由b流向a

题目答案

CD

答案解析

分析:

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.

解答:

解: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

点评:

本题的解题关键是分析两棒的运动情况,知道最终两棒都做匀加速直线运动,且加速度相同,本题回路中的感应电动势为E=BL△v,△v是两棒速度之差.

多选题

(多选)如图所示,相距为l,在足够长度的两条光滑平行导轨上,平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd,导轨的电阻不计,磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下,开始时,ab和cd都处于静止状态,现ab杆上作用一个水平方向的恒力F,下列说法中正确的是(  )

A
cd向左运动
B
cd向右运动
C
ab和cd均先做变加速运动,后作匀速运动
D
ab和cd均先做变加速运动,后作匀加速运动

题目答案

BD

答案解析

分析:

分析导体运动切割磁感线时产生的电流,再根据产生的安培力进行分析,明确两棒受力情况,从而明确两棒的运动情况.

解答:

解:ab棒在外力作用下开始向右加速运动,由于切割磁感线将产生感应电动势,从而在回路中产生感应电流,ab受到向左的安培力;cd受到向右,将向右做加速运动,cd棒也切割磁感线产生感应电动势.开始时ab的加速度大于cd的加速度,随着两棒速度差值增大,回路中总的感应电动势增大,感应电流增大,两棒所受的安培力增大,ab的合力减小,cd的合力增大,则ab做加速度减小的加速运动,cd做加速度增大的加速运动,当加速度相等时一起做匀加速运动;故BD正确.

故选:BD

点评:

本题考查导体切割磁感线中的物体受力分析及运动分析,要明确安培力的方向判断,并掌握动力学在电磁感应中的应用.

多选题

(多选)如图,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L,边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上,使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是图(  )

A
B
C
D

题目答案

AC

答案解析

分析:

由楞次定律可判断线圈中的电流方向;由E=BLV及匀加速运动的规律可得出电流随时间的变化规律.

解答:

解:线框右边开始进入磁场时,由右手定则可知,电流方向为逆时针;当右边框开始进入右边磁场时,电流变化顺时针;而从磁场中离开时,电流方向为逆时针;

由E=BLV及V=at可知,E=BLat,电动势随时间为均匀增大,故电流也随时间均匀增大,故A正确;

而由E=BLV及V_=2as可知,E=BL$\sqrt {2as}$,故电流与$\sqrt {s}$成正比,故C正确;

故选AC.

点评:

本题很多同学漏选C,在解题中一定要注意审题,根据题意再确定应该研究的问题.

多选题

(多选)如图所示,闭合金属框从一定高度自由下落进入匀强磁场区,从bc边开始进入磁场区到ad边刚进入磁场区这段时间内,线框运动的速度图象可能是下图中(  )

A
B
C
D

题目答案

ACD

答案解析

分析:

金属框在进入磁场过程中受到重力与安培力作用,根据重力与安培力的关系,应用牛顿第二定律求出金属框的加速度,然后判断速度随时间的关系.

解答:

解:金属框进入磁场过程中,受到的安培力F=BIL=$\frac {B_L_v}{R}$;

A、如果$\frac {B_L_v}{R}$=mg,则金属框做匀速直线运动,故A正确;

B、如果$\frac {B_L_v}{R}$>mg,则金属框做减速运动,由牛顿第二定律得:$\frac {B_L_v}{R}$-mg=ma,由于速度v减小,则加速度a减小,金属框做加速度减小的减速运动,故B错误,D正确;

C、如果$\frac {B_L_v}{R}$<mg,则金属框做加速运动,由牛顿第二定律得:mg-$\frac {B_L_v}{R}$=ma,由于速度v增大,则加速度a减小,金属框做加速度减小的加速运动,故C正确;

故选:ACD.

点评:

由于不知道金属框的速度大小,无法确定安培力与重力的关系,应根据不同的情况进行讨论.

多选题

(多选)如图甲所示,正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示.t=0时刻,磁感应强度B的方向垂直纸面向里,设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正.则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是(  )

A
B
C
D

题目答案

AC

答案解析

分析:

根据法拉第电磁感应定律求出各段时间内的感应电动势和感应电流的大小,根据楞次定律判断出感应电流的方向,通过安培力大小公式求出安培力的大小以及通过左手定则判断安培力的方向.

解答:

解:A、0~2s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流的方向为顺时针方向,为正值.根据法拉第电磁感应定律,E=$\frac {△BS}{△t}$=B_0S为定值,则感应电流为定值,I$_1$=$\frac {B_0S}{R}$.在2~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针方向,为正值,大小与0~2s内相同.在3~4s内,磁感应强度垂直纸面向外,且逐渐减小,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2s内相同.在4~6s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针方向,为负值,大小与0~2s内相同.故A正确,B错误.

C、在0~2s内,磁场的方向垂直纸面向里,且逐渐减小,电流恒定不变,根据F_A=BIL,则安培力逐渐减小,cd边所受安培力方向向右,为负值.0时刻安培力大小为F=2B_0I_0L.在2s~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,根据F_A=BIL,则安培力逐渐增大,cd边所受安培力方向向左,为正值,3s末安培力大小为B_0I_0L.在2~3s内,磁感应强度方向垂直纸面向外,且逐渐增大,则安培力大小逐渐增大,cd边所受安培力方向向右,为负值,第4s初的安培力大小为B_0I_0L.在4~6s内,磁感应强度方向垂直纸面向里,且逐渐增大,则安培力大小逐渐增大,cd边所受安培力方向向左,6s末的安培力大小2B_0I_0L.故C正确,D错误.

故选AC.

点评:

解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律,会运用楞次定律判断感应电流的方向,以及掌握安培力大小公式,会用左手定则判定安培力的方向.

多选题

(多选)如图所示,是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置,图中A线圈与电源和开关S连接,B线圈与一个左进左偏右进右偏型(电流从左接线柱流入电流计指针向左偏转,电流从右接线柱流入电流计指针向右偏转)电流计连接,两个线圈绕在同一个圆形铁芯上.以下说法正确的是(  )

A
开关S闭合的瞬间电流计指针向左偏转
B
开关S由闭合到断开的瞬间电流计指针向右偏转
C
无论是闭合还是断开电流计指针都不偏转
D
若开关S一直闭合电流计指针左右摆动

题目答案

AB

答案解析

分析:

根据题意:左进左偏右进右偏,结合右手螺旋定则与楞次定律,从而分析答题.

解答:

解:A、如果在闭合开关时,根据右手螺旋定则可知,穿过线圈B的磁通量增大,且顺时针方向,由楞次定律可得,感应电流盘旋而下,电流计指针将向左偏,故A正确;

B、开关S由闭合到断开的瞬间时,根据右手螺旋定则可知,穿过线圈B的磁通量减小,且顺时针方向,由楞次定律可得,感应电流盘旋而上,电流计指针将向右偏,故B正确;

C、由上分析可知,故CD错误.

故选:AB.

点评:

知道探究电磁感应现象的实验有两套电路,这是正确连接实物电路图的前提与关键.对于该实验,要明确实验原理及操作过程,平时要注意加强实验练习.

多选题

(多选)下列说法中正确的是(  )

A
交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的
B
微安表的表头在运输时常把两个接线柱用导线连接是利用电磁阻尼
C
为了减小变压器工作时铁芯中的涡流,常用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯
D
互感现象不能传递能量

题目答案

ABC

答案解析

分析:

电动机是通电线圈在磁场中受到安培力作用;

闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流,从而出现安培阻力;

变压器工作时铁芯中的涡流,因此使用叠成铁芯,且不是整体;

互感现象能传递能量.

解答:

解:A、电动机是通电线圈在磁场中受到安培力作用,利用电磁驱动的原理工作的,故A正确;

B、闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流,从而出现安培阻力,因此在运输时,表头接线柱有导线相连,故B正确;

C、变压器工作时铁芯中的涡流,为减小涡流,因此使用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯,故C正确;

D、互感现象能传播能量,又如:变压器,故D错误;

故选:ABC.

点评:

考查电动机的工作原理,理解电磁阻尼的道理,知道变压器的工作原理,掌握硅钢片叠成铁芯且相互绝缘原因.

多选题

(多选)关于下列物理现象的解释中不恰当的是(  )

A
收音机里的“磁性天线”利用互感现象把广播电台的信号从一个线圈传送到另一个线圈
B
电磁炮与传统大炮不同,它利用安培力对弹丸做功的原理,可以使弹丸获得很大的速度
C
在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中,伽利略设想,抛出物体的速度很大时,物体就不会落回地面
D
用导线把微安表的“+”、“-”两个接线柱连在一起后晃动电表,表针晃动幅度很小,且会很快停下,这是物理中的电磁阻尼现象

题目答案

AC

答案解析

分析:

收音机接收了电台的广播信号(电磁波信号),再利用电磁感应现象还原成为电流.

依据电磁炮的原理判定B;

根据关于力学的物理学史,明确牛顿及伽利略的主要贡献进行解答;

微安表的表头在运输时常把两个接线柱用导线连接是利用电磁阻尼.

解答:

解:A、收音机接收了电台的广播信号(电磁波信号),再利用电磁感应现象还原成为电流,故A错误;

B、电磁炮的原理是:利用安培力推动炮弹沿导轨加速运动,达到每秒几十公里的超高速状态,故B正确.

C、牛顿提出了人造地球卫星的基本原理,即抛出的物体速度很大时,物体不会落到地面;故C错误;

D、闭合线圈在磁场中运动会产生感应电流,从而出现安培阻力,因此在运输时,表头接线柱有导线相连;用导线把微安表的“+”、“-”两个接线柱连在一起后晃动电表,表针晃动幅度很小,且会很快停下,这是物理中的电磁阻尼现象;故D正确;

该题选择解释不恰当的,故选:AC.

点评:

该题都是生活的实例分析,一般涉及到这个内容的题目可能不一定都见过,重点是考察对所学知识的迁移应用能力.

多选题

(多选)当线圈中电流改变时,线圈中会产生自感电动势,自感电动势方向与原电流方向(  )

A
总是相反
B
总是相同
C
电流增大时,两者方向相反
D
电流减小时,两者方向相同

题目答案

CD

答案解析

分析:

电路中有线圈,当通过线圈的电流发生变化时会产生感应电动势去阻碍线圈中电流变化,但不能阻止.

解答:

解:若开关的闭合,使得电流增加,则线圈产生反感电动势,有阻碍电流增大的作用,则自感电动势方向与原电流方向相反;

若开关的断开,使得电流减小,则线圈产生反感电动势,有阻碍电流减小的作用,则自感电动势方向与原电流方向相同;故AB错误;CD正确;

故选:CD.

点评:

线圈电流增加,相当于一个瞬间电源接入电路,线圈左端是电源负极.当电流减小时,相当于一个瞬间电源,线圈左端是电源正极.

多选题

(多选)如图所示,两个相同灯泡L$_1$、L$_2$,分别与电阻R和自感线圈L串联,接到内阻不可忽略的电源的两端,当闭合电键S到电路稳定后,两灯泡均正常发光,已知自感线圈的自感系数很大,则下列说法正确的是(  )

A
闭合电键S到电路稳定前,灯泡L$_1$逐渐变亮
B
闭合电键S到电路稳定前,灯泡L$_2$逐渐变暗
C
断开电键S的一段时间内,A点电势比B点电势高
D
断开电键S的一段时间内,灯泡L$_2$亮一下逐渐熄灭

题目答案

AB

答案解析

分析:

当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来电流的变化,根据自感现象的规律来分析.

解答:

解:A、闭合开关的瞬间,L$_2$灯立即正常发光,L$_1$灯所在电路上线圈产生自感电动势,阻碍电流的增大,电流只能逐渐增大,L$_1$灯逐渐变亮.故A正确.

B、闭合电键S到电路稳定前,L$_1$灯所在电路上线圈产生自感电动势,电流只能逐渐增大,则总电路中的电流逐渐增大,电源的内电阻消耗的电压逐渐增大,所以路端电压逐渐减小,则灯泡L$_2$逐渐变暗.故B正确;

C、闭合开关,待电路稳定后断开开关,L中产生自感电动势,相当于电源,电流的方向与L$_1$的方向相同,从右向左流过L$_2$灯;所以A点电势比B点电势低.故C错误;

D、断开电键S的一段时间内,L中产生自感电动势,相当于电源,电流从原来的电流开始减小,所以两个灯泡都是逐渐熄灭,不会闪亮一下.故D错误.

故选:AB

点评:

对于线圈要抓住双重特性:当电流不变时,它是电阻不计的导线;当电流变化时,产生自感电动势,相当于电源.