【解析】
线框垂直于磁感线运动,虽然切割磁感线,但穿过的磁通量没有变化,因此也不会产生感应电流,故A错误;线框平行于磁场感应线运动,穿过线框的磁通量没有变化,不会产生感应电流,故B错误;线框绕轴转动,但线框平行于磁场感应线穿过的磁通量没有变化,因此也不会产生感应电流,故C错误;线框绕轴转动,导致磁通量发生变化,因此线框产生感应电流,故D正确.
10.如图,竖直平面内有一正方形,一个质量为m电荷量为q的带正电小球在A点以一定初速度沿AB方向抛出,小球恰好过C点。若在竖直平面内加一个竖直方向的匀强电场,仍将小球在A点沿AB方向抛出,当其初速度减小为原来的一半时,恰好也能通过C点,则电场强度的大小和方向分别是(重力加速度为g,空气阻力不计)
A. ,竖直向下 B. ,竖直向上 C. ,竖直向下 D. ,竖直向上
【答案】B 【解析】
当只有重力时,小球作平抛运动,设小球的初速度为v,正方形的边长为l,则:小球做类平抛运动,则:直向上,由牛顿第二定律得:
,
,
;当存在匀强电场后,
,联立解得:a=g/4;加速度减小,电场力向上,小球带正电,则电场方向竖,即
,故B正确。
11.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.下列说法中正确的是( )
A. 线圈两端的电压逐渐增大
B. 电阻R上消耗的功率为4×10-4 W D. 前4 s内通过R的电荷量为4×10-4 C
C. 线圈电阻r消耗的功率为4×10-4 W 【答案】C
【解析】根据法拉第电磁感应定律,可知,磁通量的变化率恒定,所以电动势恒定,则电阻两端的电压恒定,故A错
误.由法拉第电磁感应定律:电流为
,由闭合电路欧姆定律,可知电路中的
4W=1.6×10-3W,选项B错误;线圈电阻r,所以电阻R上消耗的功率为PR=I2R=0.022×
1W=4×10-4W,故C正确;前4s内通过R的电荷量为:Q=It=0.02×4C=0.08C,故D错误;故消耗的功率Pr=I2r=0.022×选C.
点睛:此题考查楞次定律来判定感应电流方向,由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小.解题时要搞清B-t图像的斜率的物理意义;知道线圈相当于电源.
12.如图所示,一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中,以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动.ON与水平面的夹角为30°,重力加速度为g,且mg=Eq,则( )
A. 电场方向竖直向上 B. 小球运动的加速度大小为g C. 小球上升的最大高度为
D. 若小球在初始位置的电势能为零,则小球电势能的最大值为【答案】BD 【解析】
【详解】小球做匀变速直线运动,合力应与速度在同一直线上,即在ON直线上,因关于ON对称,根据数学知识得:电场力大小为
与水平方向的夹角应为
,所以电场力与重力
,受力情况如图一所示,合力沿ON方向向下,
,所以加速度为,方向沿ON向下.故A错误;由题意可得:小球做匀变速直线运动,合力应与速度在同
一直线上,即在ON直线上,因mg=Eq,所以电场力Eq与重力关于ON对称,根据数学知识得:电场力qE与水平方向的夹角应为30°,受力情况如图一所示,合力沿ON方向向下,大小为mg,所以加速度为g,B项正确;经对A的分析可知,小球做匀减速直线运动,由运动学公式可得最大位移为
,则最大高度为
,故C错误;
若小球在初始位置的电势能为零,在减速运动至速度为零的过程中,小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的,由能量的转化与守恒可知,小球的初动能一半转化为电势能,一半转化为重力势能,初动能为能为
,故D正确。
,小球的最大电势
【考点定位】带电粒子在混合场中的运动、电势能、匀强电场中电势差和电场强度的关系
【点睛】本题考查带电粒子在复合场中的运动情况,应在正确分析小球受力情况的基础上,运用牛顿第二定律、运动学公式和功能关系分析,采用的力学方法进行分析。 二、多选题(本大题共3小题,共9.0分)
13.如图,一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右边。不计重力,下列表述正确的是( )
A. 粒子带正电
B. 粒子在M点的速率最大
D. 粒子在电场中的电势能先增大后减小
C. 粒子在电场中的加速度不变 【答案】CD 【解析】
由轨迹可知,粒子受电场力向左,则粒子带负电,选项A错误;粒子受到的电场力向左,在向右运动的过程中,电场力对粒子做负功,粒子的速度减小,运动到M点时,粒子的速度最小,所以B错误;粒子在匀强电场中只受到恒定的电场力作用,故粒子在电场中的加速度不变,故C正确;当粒子向右运动时电场力做负功电势能增加,当粒子向左运动时电场力做正功电势能减小,故D正确.故选CD.
点睛:本题就是对电场力做功特点的考查,掌握住电场力做正功,电势能减小,动能增加,电场力做负功时,电势能增加,动能减小.
14.通电细杆ab置于倾角为的粗糙平行导轨上,加上如图所的磁场,杆ab恰好静止在导轨上。其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是
A. B. C. D.
【答案】AB 【解析】
【分析】根据左手定则,判断出安培力的方向,对物体受力分析,根据物体的受力的情况判断杆是否要受到摩擦力的作用,即可判断摩擦力是否是零。
【详解】杆受到向下的重力,水平向右的安培力,和垂直于斜面的支持力的作用,在这三个力的作用下,可以处于平衡状态,摩擦力可以为零,故A正确;杆受重力、竖直向上的安培力,在这两个力的作用下,可以处于平衡状态,故摩擦力可能为零,故B正确;杆受到的重力竖直向下,安培力竖直向下,支持力,杆要静止的话,必定要受到沿斜面向上的摩擦力的作用,摩擦力不可能为零,故C错误;杆受到的重力竖直向下,安培力水平向左,支持力,杆要静止,必有摩擦力,故D错误。所以AB正确,CD错误。
15.如图所示,在半径为R的圆形区域内,有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于圆平面(未画出).一群比荷为q/m的负离子以相同速率v0(较大),由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后,又飞出磁场,最终打在磁场区域右侧的荧光屏(足够大)上,则下列说法正确的是(不计重力)( )
A. 离子在磁场中的运动轨迹半径一定相等 B. 由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长 C. 离子在磁场中运动时间一定相等 D. 沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 【答案】AB 【解析】
【详解】离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qvB=m,解得:
,因粒子的
速率相同,比荷相同,故半径一定相同,故A正确;设粒子轨迹所对应的圆心角为θ,则粒子在磁场中运动的时间为
,
,所有粒子的运动周期相等,由于离子从圆上不同点射出时,轨迹的圆心角不同,所以离子在磁场中
运动时间不同,故C错误。由圆的性质可知,轨迹圆与磁场圆相交,当轨迹圆的弦长最大时偏向角最大,故应该使弦长为PQ,故由Q点飞出的粒子圆心角最大,所对应的时间最长;此时粒子一定不会沿PQ射入。故B正确,D错误;
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