第九章 第3单元 课后巩固练习.docVIP

1.如图1所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为L的正方形刚性金属框，ab边的质量为m，电阻为R，其他三边的质量和电阻均不计。cd边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，ab边的速度为v，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是(　　) 图1 A．通过ab边的电流方向为a→b B. ab边经过最低点时的速度v＝ C．a、b两点间的电压逐渐变大 D．金属框中产生的焦耳热为mgL－mv2 解析：ab边向下摆动过程中，磁通量逐渐减小，根据楞次定律及右手定则可知感应电流方向为b→a，选项A错误；ab边由水平位置到达最低点过程中，机械能不守恒，所以选项B错误；金属框摆动过程中，ab边同时受安培力作用，故当重力与安培力沿其摆动方向分力的合力为零时，a、b两点间电压最大，选项C错误；根据能量转化和守恒定律可知，金属框中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失，故选项D正确。 答案：D 2.矩形线圈abcd，长ab＝20 cm，宽bc＝10 cm，匝数n＝200，线圈回路总电阻R＝5 Ω。整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，则(　　) 图2 A．线圈回路中感应电动势随时间均匀变化 B．线圈回路中产生的感应电流为0.4 A C．当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 N D．在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J 解析：由E＝n＝nS可知，由于线圈中磁感应强度的变化率＝T/s＝0.5 T/s为常数，则回路中感应电动势为E＝n＝2 V，且恒定不变，故选项A错误；回路中感应电流的大小为I＝＝0.4 A，选项B正确；当t＝0.3 s时，磁感应强度B＝0.2 T，则安培力为F＝nBIl＝200×0.2×0.4×0.2 N＝3.2 N，故选项C错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝0.42×5×60 J＝48 J。选项D正确。 答案：BD 3.如图3所示，线框由A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线框图3有一半在磁场中)时，加速度关系为(　　) A．aAaBaCaD B．aA＝aCaBaD C．aA＝aCaDaB D．aA＝aCaB＝aD 解析：线框在A、C位置时只受重力作用，加速度aA＝aC＝g。线框在B、D位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下。由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为a＝g－F/mg。又线框在D点时速度大于B点速度，即FDFB，所以aDaB。因此加速度的关系为aA＝aCaBaD。 答案：B 4.如图4所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒PQ停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒PQ有电阻)(　　) 图4 A．在PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒 B．在PQ右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的多属棒 C．将导轨的a、c两端用导线连接起来 D．将导轨的a、c两端和b、d两端分别用导线连接起来 解析：在PQ棒右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，使金属棒加速，PQ棒减速，当获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将匀速运动，A、B项错误。当一端或两端用导线连接时，PQ的动能将转化为内能而最终静止，C、D两选项正确。 答案：CD 5.如图5所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为(　　) A．14　　　　　　　B．12 C．11 D．不能确定 解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热 Wa＝Qa＝·　Wb＝Qb＝· 由电阻定律知Rb＝2Ra，故WaWb＝14。A项正确。 答案：A 6.如图6所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是图7中的(　　) 图6 图7 解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a—d—c—b—a，与规定的电流正方向相反，所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a—b—c—d—a