选AC
9.固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd,各边长为l,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图12-19),以恒定的速度v从ad滑向bc。
当PQ滑过的距离时,通过aP段电阻丝的电流强度是多大?
方向如何?
答案:
,由P流向a.
详解:
此时感应电动势为,电路为ap段电阻与bp段电阻并联,并联电路总电阻为,所以并联电路分压为,,方向由P流向a
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第5讲电磁感应现象在现实生活中的应用
主讲人:
徐建烽
1.如图所示,A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置.A线圈中通有如图(a)所示的交流电i,则:
A.在t1到t2时间内A、B两线圈相吸
B.在t2到t3时间内A、B两线圈相斥
C.t1时刻两线圈间作用力为零
D.t2时刻两线圈间作用力最大
答案:
ABC
详解:
在t1到t2时间内,正方向的电流减小,向右的磁场减小,通过B的磁场与A同方向,为力阻止磁场的减小,B要产生同方向的磁场来补偿,通过右手定则判定,B线圈的感应电流与A线圈一致,电流同向,线圈相吸;同理可以判断B正确;t1时刻,A的电流变化率为0,B中没有感应电流,作用力为0;t2时刻A的电流为0,作用力也为0;选ABC
2.如图11-9所示,一个U形导体框架,其宽度L=1m,框架所在平面与水平面的夹用α=30°。
其电阻可忽略不计。
设匀强磁场与U形框架的平面垂直。
匀强磁场的磁感强度B=0.2T。
今有一条形导体ab,其质量为m=0.5kg,有效电阻R=0.1Ω,跨接在U形框架上,并且能无摩擦地滑动,求:
(1)由静止释放导体,导体ab下滑的最大速度vm;
(2)在最大速度vm时,在ab上释放的电功率。
(g=10m/s2)
答案:
(1)2.5m/s
(2)2.5W
详解:
(1)导体ab受G和框架的支持力N,而做加速运动由牛顿第二定律
mgsin30°=ma
a=gsin30°=5(m/s2)
但是导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势,回路中就会有感应电流,感应电流使得导体受到磁场的安培力的作用。
设安培力为FA
随着速度v的增加,加速度a逐渐减小。
当a=0时,速度v有最大值
(2)在导体ab的速度达到最大值时,电阻上释放的电功率
3.如图所示,挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动,如果空气阻力不计,则()
A.磁铁的振幅不变B.磁铁做阻尼振动
C.线圈中有逐渐变弱的直流电D.线圈中逐渐变弱的交流电
答案:
B
详解:
1、磁铁上下振动,使闭合线圈中的磁通量发生周期性变化,所以产生交流电流;
2、交流电流产生感应磁场,会阻碍磁铁的振动,所以振动幅度逐渐减弱,即磁铁做阻尼振动;
3、由于磁铁振动减弱,所以磁通量的变化变弱,所以产生的感应电流也变弱。
4.图12-1中T是绕有两组线圈的闭合铁心,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直纸面向里,若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动可能是()
(A)向左匀速运动(B)向右匀速运动
(C)向左匀加速运动(D)向右匀加速运动
答案:
C
详解:
匀速运动时,右边线圈产生磁场是稳定的,通过左边线圈的磁场也是稳定的不能产生电流,AB错;向左匀加速运动时,右边线圈产生磁场向下,且增大,那么通过左边线圈的磁场也增大,产生感应电流刚好通过二极管,C对,D错;
5.如图所示,L1、L2、L3、L4是四根足够长的相同的光滑导体棒,它们彼此接触,正好构成一个正方形闭合电路,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,现设法使四根导体棒分别按图示方向以相同大小的加速度a'同时从静止开始做匀速平动.若从开始运动时计时且开始计时时abcd回路边长为l,求开始运动后经时间t回路的总感应电动势.
答案:
4B(l+a't2)a't
详解:
经时间t后,4根导体棒又构成边长为l'=l+a't2的正方形闭合电路,每根导体棒产生的感应电动势为e1=Bl'vt,式中vt=a't.题中所求的总电动势
e总=4e1=4B(l+a't2)a't.
6.图所示,甲中两条轨道不平行而乙中的两条轨道是平行的,其余物理条件都相同,金属棒MN都正在轨道上向右匀速平动,在棒运动的过程中,将观察到:
A.L1、L2小电珠都发光,只是亮度不同B.L1、L2都不发光
C.L2发光,L1不发光D.L1发光,L2不发光
答案:
D
详解:
乙中右边闭合回路的磁通量变化是稳定的,所以导体棒产生的电流是恒定的,在左边的线圈不能产生感应电流,L2不发光,甲中右边闭合回路的磁通量变化率是变化的,导体棒产生的电流也是变化的,所以在左边的线圈能够产生感应电流,L1能发光。
选D
7.一根质量为m的条形磁铁,在光滑的水平塑料板上向右运动,穿过一个固定着的金属环,如题图10所示,如果它通过位置A时的速度是v1,通过位置B时的速度是v2,那么在磁铁经过AB这段路程的时间内,金属环中电流产生的热量为。
答案:
详解:
根据能量守恒判断,金属环中产生的热量等于初动能减去末动能,即
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第6讲自感与互感
主讲人:
徐建烽
1.如图,甲乙电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,使电路达到稳定,灯泡S发光。
下面说法中正确的是()
A.在电路甲中,断开K,S将渐渐变暗。
B.在电路甲中,断开K,S将先变亮,然后渐渐变暗。
C.在电路乙中,断开K,S将渐渐变暗。
D.在电路乙中,断开K,S将先变亮,然后渐渐变暗。
答案:
AD
详解:
断开K时,电路(a)中线圈L产生自感电动势,与电阻R和灯S组成回路,使回路中电流I1逐渐减小至零。
所以灯S是渐渐变暗的。
电路(b)中,K断开时,线圈L中产生的自感电动势要阻碍原来的电流I1减小,它与灯S和电阻组成闭合回路,回路中电流方向是顺时针的,电流从I1渐渐减小为零。
可见,断开K后,电路(b)中原来通过灯S的电流I2立刻消失,而由自感电动势提供的电流I1从右至左流过灯S,然后再逐渐减小为零,所以灯S是先变亮(闪亮),后变暗。
2.如题图7所示,A、B是两盏完全相同的白炽灯,L是电阻不计的电感线圈,如果断开开关S1,接通S2,A、B两灯都能同样发光。
最初S1是接通的,S2是断开的。
那么,可能出现的情况是:
()
①刚一接通S2,A灯就立即亮,而B灯则迟延一段时间才亮;
②刚接通S2时,线圈L中的电流为零;
③接通S2以后,A灯变亮,B灯由亮变暗;
④断开S2时,A灯立即熄灭,B灯先亮一下然后熄灭。
A.②③B.①③④C.①②④D.②③④
答案:
D
详解:
开始时S1接通,刚接通S2时AB都在回路中,所以AB都亮,由题设正常发光,A错,这时对于电感而言电流从0到有,所以感抗极大,瞬间由于电感抑制作用过电感电流为0,故B对,接通瞬间相当于电感断路。
但是电感不阻止电流改变,所以一段时间后电流稳定,相当于电感吧B短路了,所以C对断开S2之前B无电流通过,电流过A和L,断开后,A不在任何闭合回路中,立即灭,L中原来有电流,由于抑制电流改变的作用(你也可以理解为本来L中的电流使L成为电磁铁,电流有减小趋势,所以通过L的磁通量变化,电磁感应产生电动势,作用在L与B的回路中产生电流)总之B有电流通过,断开瞬间过B的电流很大(就是稳定态过L的电流,相当于只有一盏灯接在电路里的电流),所以B亮,但是后来电流还是会变小直至为0,B灭。
3.如图3所示的电路,可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻,线圈两端并联一个电压表,用来测量自感线圈两端的直流电压,在测实验完毕后,将电路拆去时应()
A.先断开开关S1B.先断开开关S2
C.先拆去电流表D.先拆去电阻R
答案:
B
详解:
断开S1,拆除电流表,拆除电阻,效果都是一样的,由于L的自感作用,它要阻止电流的变化会产生a到b的感应电流,这时,如果S2没有断开,就会有电流反向流入电压表,相当于电压表反接,会损坏电压表;所以要先断开S2
4.如图所示,接通电路,待灯泡A正常发光,设此时刻为。
然后断开电路,设断开瞬间时刻为,最后电路在时刻达到稳定。
请作出这段时间里线圈和灯泡中各自电流的变化示意图。
答案:
5.如图所示,两灯D1、D2完全相同,电感线与负载电阻及电灯电阻均为R.
(1)在电键S闭合的瞬间,较亮的灯是____;
(2)电键S断开的瞬间,看到的现象是____。
答案:
(1)D1
(2)D2立刻熄灭,D1逐渐变暗,直至熄灭。
详解:
(1)在电键S闭合的瞬间,电流不能通过电感,流过D1的电流分流到D2和负载电阻,所以通过D1的电流比通过D2的电流大,D1较亮;
(2)电键S断开的瞬间,电感会产生反向的电流,在D1与电感构成的回路中流动,所以D1会逐渐变暗,最终熄灭;而D2则立即熄灭;
6.图12-16为一演示实验电路图,图中L是一带铁心的线圈,A是一灯泡,电键K处于闭合状态,电路是接通的.现将电键K打开,则在电路切断的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从____端到____端.这个实验是用来演示____________现象的。
答案:
b,a,自感
详解:
在S断开前,自感线圈L中有向右的电流,断开S后瞬间,L的电流要减小,于是L中产生自感电动势,阻碍自身电流的减小,但电流还是逐渐减小为零。
原来跟L并联的灯泡A,由于电源的断开,向右的电流会立即消失。
但此时它却与L形成了串联的回路,L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过,方向由b到a。
这就是自感现象;
7.如图所示,自感线圈的自感系数很大,电阻为零。
电键K原来是合上的,在K断开后,分析:
(1)若R1>R2,灯泡的亮度怎样变化?
(2)若R1<R2,灯泡的亮度怎样变化?
答案:
(1)因R1>R2,即I1<I2,所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态,再逐渐变暗到最后熄灭。
(2)因R1<R2,即I1>I2,小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1(方向相反),然后再渐渐变小,最后为零,所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮,再逐渐变暗到熄灭。
第7讲交流电
主讲人:
徐建烽
1.如图4-7甲所示,一线圈边长L=ab=40cm,L′=bc=20cm,匝数N=100,绕通过ad与bc的中点的轴OO′以角速度ω逆时针方向转动,设匀强磁场的磁感强度B=1.5T,转动轴OO′与磁感线垂直,矩形线圈的总电阻r=1Ω,外电阻R=1Ω。
其它电阻不计。
若已知线圈所受到磁场力的最大力矩为Mmax=7.2N•m,求:
(1)感应电动势的最大值。
(2)线圈转动的角速度。
(3)线圈从图示位置转过90°时,感应电动势的平均值。
(4)在线圈转动一周的过程中,电路所产生的热功率。
(5)当线圈平面与磁感线夹角为60°时(如图4-7乙所示),所受的磁力矩。
答案:
(1)6V,
(2)0.5rad/s,(3)3.8V,(4)1.8W,(5)1.8N•m。
详解:
1)感应电动势的最大值为6V,
(2)线圈转动的角速度为0.5rad/s,
(3)线圈从图示位置转过90°时,感应电动势的平均值为3.8V,
(4)在线圈转动一周的过程中,电路所产生的热功率为1.8W,
(5)当线圈平面与磁感线夹角为60°时,所受的磁力矩为1.8N•m
2.使右图5中所示的交流电通过10Ω的电阻R,则R的发热功率为___________用交流电流表测量,此电流表的读数为___________。
答案:
45W,2.12A
详解:
交流电最大值为3A,有效值为2.12A,发热功率
3.将硬导线中间一段折成不封闭的正方形,每边长为l,它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动,转速为n,导线在a、b两处通过电刷与外电路连接,外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光,电路中除灯泡外,其余部分的电阻不计,灯泡的电阻应为()
A.(2πl2nB)2/P
B.2(πl2nB)2/P
C.(l2nB)2/2P
D.(l2nB)2/P
答案:
B
详解:
感应电动势最大值,有效值为,灯泡的功率
4.钳形电流表的外形和结构如图4(a)所示.图4(a)中电流表的读数为1.2A.图4(b)中用同一电缆线绕了3匝,则()
A.这种电流表能测直流电流,图4(b)的读数为2.4A
B.这种电流表能测交流电流,图4(b)的读数为0.4A
C.这种电流表能测交流电流,图4(b)的读数为3.6A
D.这种电流表既能测直流电流,又能测交流电流,图4(b)的读数为3.6A
答案:
D
详解:
钳形电流表的工作原理是利用电磁感应原理,把电缆线中的高电流变成电流表是低电流,再用刻度来表示电缆线中的高电流,因为电流表的量程有限.它只能测交流电流.
设电缆线中的电流为I,电流表内线圈匝数为N,如图4(a)中电流表的读数为1.2A,则I/1.2=N/1,所以N=I/1.2(电流比等于匝数比的倒数)
图4(b),设电流表的读数为I1,则I/I1=N/3=(I/1.2)/3=I/3.6,所以I1=3.6A
5.三峡水利枢纽工程是流域治理开发的关键工程,建成后将是中国规模最大的水利工程,枢纽控制流域面积1×106km2,占长江流域面积的56%,坝址处年平均流量为Q=4.51×1011m3.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面,在发电方面,三峡电站安装水轮发电机组26台,总装机容量指26台发电机组同时工作时的总发电功率为P=1.82×107KW.年平均发电约为W=8.40×1010kWh,该工程将于2009年全部竣工,电站主要向华中、华东电网供电,以缓解这两