A.感应电流做功为mgL
B.感应电流做功为mgd
C.线圈的最小速度可能为
D.线圈的最小速度一定为
12.如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架.除bc段电阻为R,其余电阻均不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑,下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于垂直框面的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合S后( )
A.ef的加速度可能大于g
B.闭合S的时刻不同,ef的最终速度也不同
C.闭合S的时刻不同,ef最终匀速运动时电流的功率也不同
D.ef匀速下滑时,减少的机械能等于电路消耗的电能
13.在如图(a)(b)所示电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯D的电阻,接通开关S,使电路达到稳定,灯泡D发光,则()
A.在电路(a)中,断开S,D将逐渐变暗
B.在电路(a)中,断开S,D将先变得更亮,然后才变暗
C.在电路(b)中,断开S,D将逐渐变暗
D.在电路(b)中,断开S,D将先变得更亮,然后渐暗
14.如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时棒刚好静止,设导轨与棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中( )
A.回路中产生的内能不相等B.棒运动的加速度相等
C.安培力做功相等D.通过棒横截面积的电荷量相等
15.如图所示为一理想变压器,原、副线圈的匝数之比为1:
n,副线圈接有一个定值电阻R,则( )
A.若ab之间接电动势为U的蓄电池,则R中的电流为
B.若ab之间接电动势为U的蓄电池,则原、副线圈中的电流均为零
C.若ab之间接电压为U的交流电,则原线圈中的电流为
D.若ab之间接电压为U的交流电,则副线圈中的电流为
三、计算题
16.如图所示,PN与QM两平行金属导轨相距1m,电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,且R1=6Ω,ab导体的电阻为2Ω,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T.现ab以恒定速度v=3m/s匀速向右移动,这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等,求:
(1)R2的阻值.
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少?
(2)拉ab杆的水平向右的外力F为多大?
17.如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d为0.5m,左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接,在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长为2m,CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图所示,在t=0时,一阻值为2Ω的金属棒在恒力F作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动,当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:
(1)通过小灯泡的电流强度;
(2)恒力F的大小;(3)金属棒的质量。
18.如图,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。
现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动。
(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程所需的时间是多少?
19.如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上.圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在匀强磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上.在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端.设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g.
(1)问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?
为什么?
(2)求0到t0时间内,回路中感应电流产生的焦耳热量.
(3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向.
电磁感应与交流电专题复习——参考答案
一、单选题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
D
B
B
B
B
D
B
A
C
BD
CD
AD
AD
AD
CD
二、计算题
16、解:
(1)内外功率相等,则内外电阻相等
=2解得R2=3Ω
(2)E=Blv=1×1×3V=3V总电流I=
=
A=0.75A
路端电压U=IR外=0.75×2V=1.5V
P1=
=
W=0.375WP2=
=
W=0.75W
(3)拉ab杆的水平向右的外力F=F安=BIl=1×0.75×1=0.75(N)
17、解
(1)金属棒未进入磁场时,R总=RL+R/2=5,E1=
=
=0.5V,
IL=E1/R总=0.1A,
(2)因灯泡亮度不变,故4s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动,
I=IL+IR=IL+
=0.3A,F=FA=BId=0.3N,
(3)E2=I(R+
)=1V,v=
=1m/s,,a=
=0.25m/s2,m=
=1.2kg。
18、解:
(1)由E=BLv、I=E/R和F=BIL知F=(B2L2v)/R带入数据后得v1=4m/s
(2)
代入数据后得
(3)
19.解:
(1)感应电流的大小和方向均不发生改变,因为金属棒滑到圆弧任意位置时,回路中磁通量的变化率相同.
(2)0~t0时间内,设回路中感应电动势大小为E0,感应电流为I,感应电流产生的焦耳热量为Q,由法拉第电磁感应定律:
①
根据闭合电路的欧姆定律:
②
由焦耳定律及①②有
③
(3)设金属棒进入磁场B0一瞬间的速度为v,金属棒在圆弧区域下滑的过程中,机械能守恒:
④
在很短的时间Δt内,根据法拉第电磁感应定律,金属棒进入磁场B0瞬间的感应电动势为E,则:
,
⑤
由闭合电路欧姆定律及④⑤,求得感应电流:
⑥
根据⑥讨论:
Ⅰ.当
时,I=0
Ⅱ.当
时,
,方向为b→a
Ⅲ.当
时,
,方向为a→b