一、单项选择题
1.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )
A. B.
C. D.
解析:选C.设圆的半径为L,电阻为R,当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E1=B0ωL2.当线框不动,而磁感应强度随时间变化时E2=πL2,由=得B0ωL2=πL2,即=,故C正确.
2.在如图所示的电路中,A1、A2、A3为额定功率、额定电压均相同的三个灯泡,L为电阻不计、自感系数很大的线圈.则下列说法正确的是( )
A.开关S闭合的瞬间,三个灯同时亮
B.开关S闭合的瞬间,A2、A3同时亮,A1逐渐变亮
C.开关S断开的瞬间,A2、A3同时熄灭,A1逐渐熄灭
D.开关S断开的瞬间,A3立即熄灭,A2闪亮一下再逐渐熄灭
解析:选B.开关S闭合的瞬间,流过线圈L的电流要增大,此时线圈产生自感电动势阻碍电流增大,则开关S闭合的瞬间,A2、A3同时亮,A1逐渐变亮,A错误,B正确;当电路稳定时,由于线圈的直流电阻不计,流过A1、A2两灯泡的电流相等,开关S断开的瞬间,A3立即熄灭,此时L、A1、A2构成一闭合回路,线圈由于自感现象要阻碍原电流的减小,灯泡A1、A2逐渐熄灭,C、D均错误.
3.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )
A.由c到d,I= B.由d到c,I=
C.由c到d,I= D.由d到c,I=
解析:选D.由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=,选项D正确.
4.(2018·广西柳州高级中学高三模拟)在光滑水平面上,有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd,在水平外力的作用下,从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动,穿过匀强磁场,如图甲所示,测得线框中产生的感应电流i的大小和运动时间t的变化关系如图乙所示,则( )
A.线框受到的水平外力一定是恒定的
B.线框边长与磁场宽度的比值为3∶8
C.出磁场的时间是进入磁场时的一半
D.出磁场的过程中外力做的功与进入磁场的过程中外力做的功相等
解析:选B.根据E=BLv,I=,F=BIL,v=at以及F拉-F=ma可知,线框受到水平外力是变力,出磁场时比进磁场时要大,故出磁场时外力做功比进入磁场时外力做功多,故选项A、D错误;线框做匀加速直线运动,由题图及匀加速直线运动规律,结合电流与速度的关系可以知道,线框边长与磁场宽度比为3∶8,出磁场的时间不是进入磁场时的一半,故选项B正确,选项C错误.
5.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比rA∶rB=2∶1,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图所示.在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,下列说法正确的是( )
A.两导线环内所产生的感应电动势相等
B.A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势
C.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶4
D.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶1
解析:选A.某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量,设磁场区域的面积为S,则Φ=BS,由E==S(S为磁场区域面积),对A、B两导线环,有=1,所以A正确,B错误;I=,R=ρ(S1为导线的横截面积),l=2πr,所以==,C、D错误.