答案解析
1.【解析】選B。大金屬環(huán)相當(dāng)于電源,a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于路端電壓,而小金屬環(huán)電阻占電路總電阻的,故Uab=E,B正確。
2.【解析】選B。由題圖乙知,第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大,變化率恒定,故感應(yīng)電流的大小恒定。再由楞次定律,線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢(shì),故沿著圓半徑指向圓心,B項(xiàng)正確。
【變式備選】(2013·合肥模擬)一個(gè)閉合線圈固定在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,設(shè)磁場(chǎng)方向向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向,線圈中的箭頭為電流I的正方向。線圈及線圈中感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化的圖線如圖所示,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖線可能是圖中的 ( )
【解析】選C、D。在線圈中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針為正,由其感應(yīng)電流的圖像可知線圈中開始的電流是逆時(shí)針方向,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)是垂直于紙面向外的,原磁場(chǎng)是向里的(正方向),則原磁場(chǎng)應(yīng)是加強(qiáng)的,在B -t圖像上的圖線斜率為正值,經(jīng)過T后,感應(yīng)電流反向,說(shuō)明原磁場(chǎng)是正向減弱或負(fù)向增強(qiáng),圖線的斜率為負(fù)值,再過T,圖線的斜率為正值。所以C、D兩圖正確,A、B錯(cuò)誤。
3.【解析】選D。如圖所示,線框的ef邊從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,感應(yīng)電流均勻增大,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;從ef邊的兩個(gè)端點(diǎn)剛好進(jìn)入磁場(chǎng)到剛好出磁場(chǎng)的過程中,感應(yīng)電流大小恒定,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針;從ef邊的兩個(gè)端點(diǎn)剛好出磁場(chǎng),到gh邊剛好到達(dá)磁場(chǎng),再到gh邊和ef邊在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度相等的過程中,感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,大小均勻減小,且變化率大于上一個(gè)過程中電流的變化率;從此時(shí)開始到gh邊恰好完全出磁場(chǎng)的過程中感應(yīng)電流大小和方向的變化情況與前面的過程正好互逆,符合上述規(guī)律的只有選項(xiàng)D。
4.【解析】選C。由右手定則可知通過金屬導(dǎo)線的電流由b到a,即通過電阻R的電流方向?yàn)镸→R→P,A錯(cuò)誤;金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為BLv,而a、b兩點(diǎn)間的電壓為等效電路路端電壓,由閉合電路歐姆定律可知,a、b兩點(diǎn)間電壓為BLv,B錯(cuò)誤;金屬導(dǎo)線可等效為電源,在電源內(nèi)部,電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì),所以a端電勢(shì)高于b端電勢(shì),C正確;根據(jù)能量守恒定律可知,外力做功等于電阻R和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和,D錯(cuò)誤。
5.【解析】選C。當(dāng)導(dǎo)線MN勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)線MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,穩(wěn)定后,電容器既不充電也不放電,無(wú)電流產(chǎn)生,故電阻兩端沒有電壓,電容器兩極板間的電壓為U=E=BLv,所帶電荷量Q=CU=CBLv,故A、B錯(cuò),C對(duì);MN勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),因無(wú)電流而不受安培力,故拉力為零,D錯(cuò)。
6.【解析】選C。線框勻速穿過L的過程中,有效長(zhǎng)度l均勻增加,由E=Blv知,電動(dòng)勢(shì)隨位移均勻變大,x=L處電動(dòng)勢(shì)最大,電流I最大;從x=L至x=1.5L過程中,框架兩邊都切割磁感線,總電動(dòng)勢(shì)減小,電流減小;從x=1.5L至x=2L,左邊框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于右邊框,故電流反向且增大;x=2L至x=3L過程中,只有左邊框切割磁感線,有效長(zhǎng)度l減小,電流減小。綜上所述,只有C項(xiàng)符合題意。
7.【解析】選D。通過兩導(dǎo)線電流強(qiáng)度一樣,兩導(dǎo)線都處于平衡狀態(tài),則F1=BIL,
F2=BIL,所以F1=F2,A、B錯(cuò)誤;Uab=IRab,這里cd導(dǎo)線相當(dāng)于電源,所以Ucd是路端電壓,Ucd=IRab,即Uab=Ucd,故C錯(cuò)誤,D正確。
8.【解題指南】解答本題可按以下思路分析:
判斷線框處磁場(chǎng)方向利用楞次定律分析線框中的電流
判斷符合線框中的電流方向的選項(xiàng)
【解析】選A。分析A圖,如圖甲所示,在0~t1′時(shí)間內(nèi),直導(dǎo)線中的電流在線框處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,由楞次定律可知此過程中線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,由左手定則可判斷出線框的左邊所受安培力較大,方向向左,線框的右邊所受安培力較小,方向向右,線框所受合力方向向左,如圖乙所示。在t1′~t1時(shí)間內(nèi),直導(dǎo)線中的電流在線框處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外,由楞次定律可知此過程中線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,由左手定則可判斷出線框的左邊所受安培力較大,方向向右,線框的右邊所受安培力較小,方向向左,線框所受合力方向向右,如圖丙所示。故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
9.【解析】選B。導(dǎo)體棒cd勻速運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=BLv,由串聯(lián)電路電壓關(guān)
系Ucd=E=BLv,則A錯(cuò)。R總=R并+R=R,I=,Q=It,則:Q=,則B正確。
cd棒克服安培力做功的功率Pcd=BIL·v=,則C錯(cuò)。對(duì)棒ab:mgsinθ=
F安·cosθ得F安=mgtanθ,則D項(xiàng)錯(cuò)。