物理3-2习题

(3)图实716是测量Rx的实验器材实物图， 图中已连接了部分导线，滑动变阻器的 滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所 选的电路图，补充完成图实716中实物 间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压 表或电流表不至于被烧坏。
湖南长郡卫星远程学校
制作 10
2018年下学期
(3)图实716是测量Rx的实验器材实物图， 图中已连接了部分导线，滑动变阻器的 滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所 选的电路图，补充完成图实716中实物 间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压 表或电流表不至于被烧坏。
图所示，其读数应为__0_.3_9__7__mm(该值接近多次测量的平均值)。
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(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组 (电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约 3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若 干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量， 记录数据如下：
)
A. 0 C. 2πr2qk
B. 1 r2qk
2
D. πr2qk
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1、英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感 生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存 在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知 磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动
着垂直于纸面向里和垂直于纸面向外的匀强磁场，已知内部三角形
容器ABC边长为2a，内部磁感应强度大小为B，质量为m的粒子从AB边中点D
垂直AB进入内部磁场。如果要使粒子恰好不经过碰撞在磁场中运

第六章传感器一、单选题1.如下图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是( )A．温度升高至74 ℃时,L1亮灯报警B．温度升高至74 ℃时,L2亮灯报警C．温度升高至78 ℃时,L1亮灯报警D．温度升高至78 ℃时,L2亮灯报警2.如图所示,有电流流过长方形金属块,磁场的方向垂直于前后表面,由于发生霍尔效应,下列说法中正确的是( )A．金属块上表面a电势高B．金属块下表面b电势高C．金属块前表面c电势高D．金属块后表面d电势高3.下列关于传感器的说法正确的是( )A．话筒是一种常用的传感器,其作用是将电信号转换为声音信号B．在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声音传感器C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器4.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A．如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B．如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显5.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时,把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息,以下判断正确的是( )A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t1～t2期间小球速度先增大后减小C．t3时刻小球动能最小D．t2与t5时刻小球速度大小不同6.在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度T的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能．以下对电热灭蚊器的判断正确的是( )①通电后,其电功率先增大后减小②通电后,其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散失的热量相等时,温度保持在T1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1和T2之间的某一值不变A．①③B．②③C．②④D．①④7.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器,如图所示．压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压,若发现电压表示数增大,下列说法正确的是( )A．电梯一定加速上升B．电梯一定减速下降C．电梯加速度一定向上D．电梯加速度一定向下8.以下家用电器中利用了温度传感器的是( )A．防盗报警器B．自动门C．电子秤D．电饭煲9.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时,出现声音它就开启；而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )①温度传感器；②光传感器；③声音传感器；④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④10.霍尔元件能转换哪个物理量( )A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力这个力学量转换成电压这个电学量D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量二、多选题11.(多选)如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是( )A．严重污染时,LDR是高电阻B．轻度污染时,LDR是高电阻C．无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响12.(多选)美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件D．干电池13.(多选)为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1＝25 Ω,电源输出电压恒为U ＝3 V,理想电流表的量程为0～0.6 A,当拉环不受力时,滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 AC．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处三、实验题14.如图所示,一热敏电阻R T放在控温容器M内；A为毫安表,量程6 mA,内阻为数十欧姆；E为直流电源,电动势约为3 V,内阻很小；R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω,S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω,在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在20～95 ℃之间的多个温度下R T的阻值．(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：a．依照实验原理电路图连线．b．调节控温容器M内的温度,使得R T的温度为95 ℃.c．将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全．d．闭合开关．调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录________．e．将R T的温度降为T1(20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱,使得电流表的读数________,记录________．f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________.g．逐步降低T1的数值,直到20 ℃；在每一温度下重复步骤e、f.15.现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在实物图上连线．(2)实验的主要步骤：①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,________,________,断开开关．③实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得R－t关系图线．请根据图中的图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)保留3位有效数字．四、计算题16.在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω,结构如图所示,当系统绕轴OO′转动时元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源,已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为l0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度ω转动时,求：(1)弹簧形变量x与ω的关系式；(2)电压表示数U与角速度ω的关系式．17.如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的均匀电阻丝,其阻值为R,金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中心C焊接一根导线,从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)．图中虚线OC与AB垂直,且OC＝h,电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使AB与车前进的方向保持水平．列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属丝将偏离竖直方向,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试推导出加速度a与电压表读数U′的关系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；(2)用推导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀？(3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对电压表的选择应有什么特殊要求？18.如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中．求：(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式．(2)将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置,此时系统的加速度大小和方向如何？五、填空题19.目前有些居民区内楼道灯的控制,使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色光发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K 为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合．这时释放K后,延时开关S约在1 min后断开,电灯熄灭．根据上述信息和原理图,我们可推断：按钮开关K按下前,发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”),按钮开关K按下再释放后,电灯L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻R L相比,应满足R________R L的条件．20.按如图所示接好电路,合上S1,S2,发现小灯泡不亮,原因是________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡________________,原因是________________；停止吹风,会发现小灯泡________________,原因是____________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡________________,原因是____________________________．21.如图甲所示,某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景．它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆．光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光．(1)要记录车辆违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到________光(填“红”“绿”或“黄”)时自动闭合．(2)已知控制电路的电源电动势为 6 V,内阻为 1 Ω,继电器电阻为R0＝9 Ω,当控制电路中电流大于0.06 A时,衔铁会被吸引,如图乙所示,则只有质量超过________ kg的车辆违规时才会被记录．(g取10 N/kg)22.电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时,自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70～80 ℃时,自动断开,低于70 ℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起________作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70 ℃,所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度达到70～80 ℃时,S2断开,当温度达到103 ℃时饭熟,S1断开,当温度降到70 ℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”),若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象．23.如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变化是________,发生这一现象的主要原因是________．A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化答案解析1.【答案】D【解析】2.【答案】B【解析】当电流在导体中流动时,自由电子定向移动的方向向左,受到向上的洛伦兹力作用,向金属块上表面聚集,于是金属块的上、下表面分别带上了负电荷与正电荷,从而形成了电势差,且下表面电势高,选项B正确．3.【答案】C【解析】A项,话筒是一种常用的传感器,其作用是将声音信号转换为电信号；B项,天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器；C项,光敏电阻随光照强弱变化,其阻值会发生变化,即它够把光照强弱变化转换为电阻大小变化；D项,电子秤中所使用的测力装置是压力传感器；故选C.4.【答案】C【解析】若为金属热电阻、温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A、B错误．若为热敏电阻,读数将明显变化,C对,D错．5.【答案】B【解析】小球下落的轨迹展开图如图所示,B处为绳子原长处,C处为小球重力与绳上拉力相等处,D 处为小球下落的最低点,在F－t图中,0～t1小球在OB间下落,t1～t2小球在BD间下落,t2～t3小球由D回到B处,t3～t4小球在BO间上升,而后下落至B点．由F－t图知,小球在t2时刻下落到最大距离,然后最大距离在逐渐减小,由以上分析知,小球的最大速度出现在C点,对应于t1～t2之间,A 错,B对；小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻,C错误；t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻,速度大小都为零,D错误．正确选项为B.6.【答案】D【解析】在温度由零升到T1的过程中,电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小,其电阻R随之减小,由于加在灭蚊器上的电压U保持不变,灭蚊器的热功率P随之增大,当T＝T1时,P＝P1达到最大,在温度由T1升高到T2的过程中,ρ增大,R增大,P减小．而温度越高,其与外界环境的温度差也就越大,高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大,因此在这之间的某温度T3会有P＝PT3＝P′,即电热功率等于散热功率时,达到保温,当T<T3时,P>P′,温度自动升高到T3；当T>T3时,P<P′,温度自动降低到T3,实现自动保湿,正确选项为D.7.【答案】C【解析】电压表示数增大说明人对地板的压力变大,对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力,即人的加速度一定向上,所以电梯可能向上加速,也可能向下减速．8.【答案】D【解析】9.【答案】B【解析】10.【答案】B【解析】选B,霍尔元件是将磁感应强度转换成电压的．11.【答案】AD【解析】严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错；LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错；白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D对．12.【答案】BC【解析】13.【答案】ABC【解析】若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确．当拉环不受力时,滑片P在a端,由欧姆定律得,I＝＝0.1 A,故B正确．拉力为400 N时,由F＝kΔx,则Δx＝4 cm,对应的电阻为RaP＝20 Ω,R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω,由闭合电路欧姆定律得,I′＝＝0.3 A,故D错,C正确．14.【答案】(1)如图所示(2)d.电阻箱的读数R0 e．仍为I0电阻箱的读数R1 f．R0－R1＋150 Ω【解析】(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大,因此电阻箱应与热敏电阻串联．(2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时,外电路的总电阻相等．95 ℃和T1时对应的电路的总电阻相等,有150 Ω＋R0＝R T1＋R1,即R T1＝R0－R1＋150 Ω.15.【答案】(1)如图(2)②读取温度计示数读取电压表示数(3)100 0.400【解析】(1)连接实物图时导线不能交叉,电压表应并联在电阻两端,电流由电压表的正接线柱流入电压表．(2)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性,所以实验需测出热敏电阻的阻值及相应的温度,热敏电阻的阻值用R＝间接测量,故需记录的数据是温度计示数和电压表的示数．(3)设热敏电阻R＝R0＋kt,由图线斜率知k＝0.400.温度为10 ℃时,热敏电阻R＝104 Ω,则R0＝R－kt＝104 Ω－0.400×10 Ω＝100 Ω,所以R＝100＋0.400t(Ω)．16.【答案】(1)x＝(2)U＝【解析】(1)由圆周运动规律知kx＝mω2R＝mω2(l0＋x)即kx－mω2x＝mω2l0所以x＝(2)由串联电路的规律知U＝E＝.17.【答案】(1)设列车加速度为a时,小球偏离竖直方向θ角,此时小球受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得mg tanθ＝ma.①因为tanθ＝,②由①②两式得a＝g③又设列车加速度为a时,电压表读数为U′＝＝,④由④式得DC＝,⑤将⑤式代入③式得a＝⑥(2)由⑥式可知,g、L、U、h均为常数,则列车加速度a与电压表读数U′成正比,可将电压表中刻度一一对应地改成加速度a的数值,因而可知表盘上加速度a的刻度与电压表的刻度一样,是均匀的．(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化)；所选择的电压表中间刻度应为零【解析】18.【答案】(1)a＝(E－2U)(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系(3)方向向左【解析】(1)当振子向左偏离中间位置x距离时,由牛顿第二定律得2kx＝ma①电压表的示数为U＝E②由以上两式解得a＝(E－2U)．③(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系．(3)当滑动触头滑到最右端时,电压表最大示数U m＝E,电压表指针指在满刻度的位置时,U＝E代入③式解得a＝－,负号表示方向向左．19.【答案】发光的 1 熄灭的≫【解析】开关K按下前,S为断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光的．当按下开关K 后,延时开关S闭合,二极管和R被短路,二极管不发光,由于延时开关S约1 min后断开,故电灯L 能持续发光1 min,由于R为限流电阻,且二极管只要有很小的电流通过就能发光,故应满足R≫R L.20.【答案】由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁发光当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,左侧电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了发光热敏电阻温度仍然较高熄灭当把热敏电阻放入冷水后,热敏电阻温度降低很快,阻值变大,左侧电路中电流减小,电磁铁将衔铁放开,故小灯泡熄灭【解析】21.【答案】(1)红(2)400【解析】当车辆闯红灯或车辆压在压敏电阻超载时,光控开关闭合,继电器的衔铁就被吸下,电控照相机自动拍照,根据闭合电路欧姆定律I＝,当电流为0.06 A时,外电阻R＝90 Ω,从题图乙中找出对应的压力为4×103N,故质量为400 kg.22.【答案】限流闭合的>【解析】R1、R2起的作用是限流,防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于70℃时自动闭合,当温度达到70～80 ℃时又自动断开,使电饭煲处于保温状态,由于R3的功率较大,因此R2＞R3.由于开关S1必须当温度达到103 ℃时才自动断开,而水的沸点只有100 ℃,因此用电饭煲烧水时,直到水被烧干后S1才会断开．23.【答案】变暗 C【解析】电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,根据P＝I2R知,小灯泡的实际功率减小,所以变暗．。

大学物理第三章部分课后习题答案3-1半径为R、质量为M的均匀薄圆盘上，挖去一个直径为R的圆孔，孔的中心在求所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量。

分析：用补偿法（负质量法）求解，由平行轴定理求其挖去部分的转动惯量，用原圆盘转动惯量减去挖去部分的转动惯量即得。

注意对同一轴而言。

解：没挖去前大圆对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：1R处，2J11MR2①2由平行轴定理得被挖去部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：1MRMR3J2Jcmd2()2()2MR2②2424232由①②式得所剩部分对通过原圆盘中心且与板面垂直的轴的转动惯量为：JJ1J213MR2323-2如题图3-2所示，一根均匀细铁丝，质量为M，长度为L，在其中点O处弯成120角，放在某Oy平面内，求铁丝对O某轴、Oy轴、Oz轴的转动惯量。

分析：取微元，由转动惯量的定义求积分可得解：（1）对某轴的转动惯量为：L20J某rdm(lin600)22M1dlML2L32（2）对y轴的转动惯量为：L1ML2M5Jy()2(lin300)2dlML20322L96（3）对Z轴的转动惯量为：1ML1Jz2()2ML2322122题图3-23-3电风扇开启电源后经过5达到额定转速，此时角速度为每秒5转，关闭电源后经过16风扇停止转动，已知风扇转动惯量为0.5kgm，且摩擦力矩Mf和电磁力矩M均为常量，求电机的电磁力矩M。

分析：Mf，M为常量，开启电源5内是匀加速转动，关闭电源16内是匀减速转动，可得相应加速度，由转动定律求得电磁力矩M。

解：由定轴转动定律得：MMfJ1，即52520.54.12Nm5163-4飞轮的质量为60kg，直径为0.5m，转速为1000r/min，现要求在5内使其制动，求制动力F，假定闸瓦与飞轮之间的摩擦系数0.4，飞轮的质量全部分布在轮的外周上，MJ1MfJ1J20.5尺寸如题图3-4所示。

分析：分别考虑两个研究对象：闸瓦和杆。

第四章电磁感应一、单选题1.如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A．S增大,l变长B．S减小,l变短C．S增大,l变短D．S减小,l变长2.关于涡流,下列说法中不正确的是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁灶锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流3.如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律,以下哪些认识是正确的()A．第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 VB．第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的小C．第1 s末线圈的瞬时电动势为零D．第0.2 s末和0.4 s末的瞬时电动势的方向相同4.如图所示,一个由导体做成的矩形线圈,以恒定速率v运动,从无场区进入匀强磁场区,磁场宽度大于矩形线圈的宽度da,然后出来,若取逆时针方向的电流为正方向,那么下列图中的哪一个图能正确地表示回路中的电流与时间的函数关系()A．B．C．D．5.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将()A．不变B．增大C．减少D．以上情况都有可能6.如图所示,一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大),该区域的上、下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落并穿过该磁场区域,已知当线框的ab边到达MN时线框刚好做匀速直线运动(以此时开始计时),以MN处为坐标原点,取如图坐标轴x,并规定逆时针方向为感应电流的正方向,则关于线框中的感应电流与ab边的位置坐标x间的以下图线中,可能正确的是()A．B．C．D．7.如下图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与导线框平面平行的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流．释放导线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中()A．导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBAB．导线框的磁通量为零时,感应电流也为零C．导线框所受安培力的合力方向依次为向上→向下→向上D．导线框所受安培力的合力为零,做自由落体运动8.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为()A．B． 1C． 2D． 49.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小()A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比10.某线圈中产生了恒定不变的感应电流,关于穿过该线圈的磁通量Φ随时间t变化的规律,可能是下面四幅图中的()A．B．C．D．二、多选题11.(多选)如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°),其中MN与PQ平行且间距为l,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计,其上端所接定值电阻为R.给金属棒ab一沿斜面向上的初速度v0,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为r,当ab棒沿导轨上滑距离x时,速度减小为零．则下列说法不正确的是()A．在该过程中,导体棒所受合外力做功为mvB．在该过程中,通过电阻R的电荷量为C．在该过程中,电阻R产生的焦耳热为D．在导体棒获得初速度时,整个电路消耗的电功率为v012.(多选)在如图所示的各图中,闭合线框中能产生感应电流的是()A．B．C．D．13.如图所示,在匀强磁场中放有平行铜导轨,它与大线圈M相连接,要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流,则放在导轨上的金属棒ab的运动情况(两线圈共面放置)是()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动三、实验题14.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A．闭合开关B．断开开关C．保持开关一直闭合D．将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间,灵敏电流计的指针向左偏转,则当螺线管A向上拔出的过程中,灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．15.英国物理学家法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．现在某一课外活动小组的同学想模仿一下法拉第实验,于是他们从实验室里找来了两个线圈A、B,两节干电池、电键、电流计、滑动变阻器等器材,如图所示．请同学们帮助该活动小组,用笔画线代替导线,将图中的器材连接成实验电路．四、计算题16.如图所示,长为L＝0.2 m、电阻为r＝0.3 Ω、质量为m＝0.1 kg的金属棒CD垂直放在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也为L,棒与导轨接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有R ＝0.5 Ω的电阻,量程为0～3.0 A的电流表串联在一条导轨上,量程为0～1.0 V的电压表接在电阻R 的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定的外力F使金属棒右移,当金属棒以v＝2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一电表未满偏．问：(1)此时满偏的电表是什么表？说明理由．(2)拉动金属棒的外力F多大？(3)导轨处的磁感应强度多大？17.如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L＝1 m,导轨左端连接一个R ＝3 Ω的电阻,一根电阻为1 Ω的金属棒cd垂直地放置在导轨上,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置放在磁感应强度为B＝2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上．现对金属棒施加4 N的水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动,试解答以下问题：(1)金属棒达到的最大速度v是多少？(2)金属棒达到最大速度后,R上的发热功率为多大？18.如图所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计．在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡．整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直．现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放．金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好．已知某时刻后两灯泡保持正常发光．重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小;(2)灯泡正常发光时金属棒的运动速率．五、填空题19.如图所示,线圈ABCO面积为0.4 m2,匀强磁场的磁感应强度B＝0.1 T,方向为x轴正方向,通过线圈的磁通量为________Wb.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中,通过线圈的磁通量改变了________Wb.(可以用根式表示)20.图甲为“探究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、B、电流计及开关连接成如图所示的电路．(1)开关闭合后,下列说法中正确的是________．A．只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转B．线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,电流计指针偏转的角度越大C．滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流计指针偏转的角度越大D．滑动变阻器的滑片P匀速滑动时,电流计指针不会发生偏转(2)在实验中,如果线圈A置于线圈B中不动,因某种原因,电流计指针发生了偏转．这时,线圈B相当于产生感应电流的“电源”．这个“电源”内的非静电力是________．如果是因为线圈A插入或拔出线圈B,导致电流计指针发生了偏转．这时,是________转化为电能．(3)上述实验中,线圈A可等效为一个条形磁铁,将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示．当电流从正接线柱流入灵敏电流计时,指针向正接线柱一侧偏转．则乙图中灵敏电流计指针向其________接线柱方向偏转(填“正”或“负”)．21.如下图所示,半径为r的金属圆环绕通过直径的轴OO′以角速度ω匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B,以金属环的环面与磁场方向重合时开始计时,求在转动30°角的过程中,环中产生的平均感应电动势为________．22.如图所示,金属环直径为d、总电阻为2R,匀强磁场磁感应强度为B,垂直穿过环所在平面．电阻为的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时,杆两端的电压为________．23.如下图甲所示,环形线圈的匝数n＝1000,它的两个端点a和b间接有一理想电压表,线圈内磁感应强度B的变化规律如图乙所示,线圈面积S＝100 cm2,则Uab＝________,电压表示数为________V.答案解析1.【答案】D【解析】当通电直导线中电流增大时,穿过金属圆环的磁通量增大,金属圆环中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍;二是用远离直导线的方法进行阻碍,故D正确．2.【答案】B【解析】高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的,炉内放入被冶炼的金属,线圈内通入高频交变电流,这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化．故A正确;电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,当含铁质锅具放置炉面时,铁磁性锅体被磁化,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流,恒定磁场不会产生涡流,故B错误;阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动,当金属板从磁场中穿过时,金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用．故C正确;在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是为了减小涡流,故D正确．本题选择错误的,故选B.3.【答案】A【解析】由法拉第电磁感应定律知：感应电动势E＝可知：0．3～0.8 s：E＝＝＝－4 V,负号表示方向与正方向相反,A正确;图象的斜率表示电动势的大小,由图象知第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的大,B错误;第1 s末线圈的磁感强度为零,但磁通量的变化率不为零,电动势不为零,C错误;第0.2 s末和0.4 s末的图象斜率一正一负,瞬时电动势的方向相反,D错误．4.【答案】C【解析】根据楞次定律,线圈进入磁场的过程,穿过线圈的磁通量向里的增加,产生逆时针方向的感应电流,因为速度恒定,所以电流恒定,故A、D错误;离开磁场时,穿过线圈的向里的磁通量减少,所以产生顺时针方向的电流,B错误,C正确．5.【答案】B【解析】当垂直纸面向里的磁场增强时,产生逆时针的涡旋电场,带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用,而使动能增加,故B正确．6.【答案】D【解析】在第一个L内,线框匀速运动,电动势恒定,电流恒定;在第二个L内,线框只在重力作用下加速,速度增大;在第三个L内,安培力大于重力,线框减速运动,电动势减小,电流减小．这个过程加速度逐渐减小,速度是非线性变化的,电动势和电流都是非线性减小的,选项A、B均错误．安培力再减小,也不至于减小到小于第一段时的值,因为当安培力等于重力时,线框做匀速运动,选项C错误,D正确．7.【答案】A【解析】根据右手螺旋定则可知导线上方的磁场方向垂直于纸面向外,下方的磁场方向垂直于纸面向里,而且越靠近导线磁场越强．所以闭合导线框ABC在下降过程中,导线框内垂直于纸面向外的磁通量先增大,当增大到BC边与导线重合时,达到最大,再向下运动,导线框内垂直于纸面向外的磁通量逐渐减小至零,然后随导线框的下降,导线框内垂直于纸面向里的磁通量增大,当增大到A点与导线重合时,达到最大,继续下降时由于导线框逐渐远离导线,使导线框内垂直于纸面向里的磁通量再逐渐减小,所以根据楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍内部磁通量的变化,所以感应电流的磁场先向内,再向外,最后向内,所以导线框中感应电流的方向依次为ACBA→ABCA→ACBA,A正确;当导线框内的磁通量为零时,内部的磁通量仍然在变化,有感应电动势产生,所以感应电流不为零,B错误;根据对楞次定律的理解,感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动,由于导线框一直向下运动,所以导线框所受安培力的合力方向一直向上,不为零．C、D错误．8.【答案】B【解析】设原磁感应强度是B,线框面积是S.第1 s内ΔΦ1＝2BS－BS＝BS,第2 s内ΔΦ2＝2B·－2B·S＝－BS.因为E＝n,所以两次电动势大小相等,B正确．9.【答案】C【解析】由法拉第电磁感应定律可知,闭合电路中产生的感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,与磁通量及磁通量的变化量无关．故A、B、D错误,C正确．10.【答案】B【解析】要想该线圈中产生恒定不变的感应电流,则要求该线圈中产生的感应电动势是恒定不变的,要想线圈中产生恒定不变的感应电动势,由法拉第电磁感应定律可知,穿过线圈的磁通量的变化率应是恒定的,即在Φ－t图象中,其图线是一条倾斜的直线．11.【答案】ABC【解析】在该过程中,导体棒和金属导轨组成的系统所受合外力做功为mv,A错误;由q＝IΔt,I＝,E＝＝,通过电阻R的电荷量为q＝,B错误;由于不知摩擦力是否存在,所以C错误;在导体棒获得初速度时,电路中电动势为E＝Blv0,I＝,P＝I2(r＋R)＝v0,D正确．12.【答案】AB【解析】感应电流产生的条件是：只要穿过闭合线框的磁通量变化,闭合线框中就有感应电流产生．A图中,线框转动过程中,通过线框的磁通量发生变化,线框中有感应电流产生;B图中离直导线越远磁场越弱,所以当线框远离导线时,线框中磁通量不断变小,所以B图中有感应电流产生;C图中一定要把条形磁铁周围的磁感线空间分布图弄清楚,在图示位置,线框中的磁通量为零,在向下移动过程中,线框的磁通量一直为零,磁通量不变,线框中无感应电流产生;D图中,线框中的磁通量一直不变,无感应电流产生．故选A、B.13.【答案】BC【解析】14.【答案】(1)见解析(2)ABD(3)右【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路,电源、开关、小线圈A组成闭合回路,电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开,导致穿过线圈的磁通量变化,产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,故A、B正确;保持开关一直闭合,则穿过线圈B的磁通量不变,没有感应电流产生,灵敏电流计指针偏转,故C错误;将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化,线圈B中产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,故D正确．(3)在开关闭合的瞬间,穿过线圈B的磁通量增大,灵敏电流计的指针向左偏转,则当螺线管A向上拔出的过程中,穿过线圈B的磁通量减小,灵敏电流计的指针向右偏转．15.【答案】【解析】线圈A与带电池的电路相连,线圈B与电流计相连,当滑动滑动变阻器时,线圈A中的电流变化,从而引起B中产生感应电流,也可以保持滑动器划片不动,线圈A插入或者拔出时,都可以引起B中产生感应电流．16.【答案】(1)见解析(2)1.6 N(3)4 T【解析】(1)假设电流表满偏,则I＝3.0 A,R两端电压U＝IR＝3.0×0.5 V＝1.5 V,将大于电压表的量程,不符合题意,故满偏电表应该是电压表．(2)由能量关系知,电路中的电能是外力做功转化来的,所以有Fv＝I2(R＋r),I＝,两式联立得F＝＝1.6 N.(3)磁场是恒定的,且不发生变化,由于CD运动而产生感应电动势,因此是动生电动势．根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv,根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir以及I＝,联立三式得B＝＋＝4 T.17.【答案】(1)4 m/s(2)12 W【解析】(1)当金属棒速度最大时,拉力与安培力相等.＝F,v m＝＝4 m/s(2)回路中电流为I＝＝2 A,电阻上的发热功率为P＝I2R＝12 W.18.【答案】(1)(2)【解析】(1)设小灯泡的额定电流为I0,有P＝I R,①由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,小灯泡保持正常发光,流经MN的电流为I＝2I0,②此时金属棒MN所受的重力和安培力相等,下落的速度达到最大值,有mg＝BLI,③联立①②③式得B＝(2)设灯泡正常发光时,金属棒的速率为v,由电磁感应定律与闭合电路欧姆定律得E＝BLv,⑤E＝RI0,⑥联立①②④⑤⑥式得v＝.⑦19.【答案】00.02或3.46×10－2【解析】线圈ABCO与x轴正方向的匀强磁场平行,没有一条磁感线穿过平面,所以磁通量等于0.在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°时,线圈在中性面上面的投影面积为0.4×sin 60°,磁通量Φ＝0.1×0.4×sin 60°＝0.02Wb,磁通量变化量ΔΦ＝0.1×0.4×sin 60°－0＝0.02Wb.20.【答案】(1)BC(2)感应电场的电场力机械能(3)负【解析】(1)将线圈A放在线圈B中,由于磁通量不变化,故不会产生感应电流,也不会引起电流计指针偏转,选项A错误;线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,则磁通量的变化率越大,产生的感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项B正确;滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流的变化率越大,磁通量的变化率越大,则感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项C正确;滑动变阻器的滑片P 匀速滑动时,电流发生变化,磁通量变化,也会产生感应电流,故电流计指针也会发生偏转,选项D错误．故选BC.(2)这个“电源”内的非静电力是感应电场的电场力．如果是因为线圈A插入或拔出线圈B,导致电流计指针发生了偏转．这时是机械能转化为电能．(3)根据楞次定律可知,通过电流计的电流从负极流入,故灵敏电流计指针向其负接线柱方向偏转．21.【答案】3Bωr2【解析】ΔΦ＝Φ2－Φ1＝BS sin 30°－0＝Bπr2.又Δt＝＝＝所以＝＝＝3Bωr2.22.【答案】【解析】杆切割产生的感应电动势：E＝Bdv.两个电阻为R的半金属圆环并联,并联电阻R并＝R,电路电流(总电流)：I＝＝,杆两端的电压：U＝IR并＝Bdv.23.【答案】50 V50【解析】由B－t图象可知＝5 T/s由E＝n S得：E＝1 000×5×100×10－4V＝50 V.。