1.A 提示:設菱形邊長為L,分別對帶電荷量為-q、+Q的小球進行受力分析,如圖1所示,由共點力平衡條件得,解 得
2.C 3.A 4.C 5.D
6.B 提示:因為四個規(guī)格相同的燈泡都正常發(fā)光,所以可設通過每個燈泡的電流為I0,每個燈泡兩端的電壓為U1。以右側兩個副線圈為研究對象,則U2=2U0,U3=U0,由電壓與匝數(shù)的關系得,解得n2=2n3。因為包含多個副線圈,所以原、副線圈中的電流與匝數(shù)不成反比。以整個變壓器為研究對象,則I1=I2=I3=I0,由理想變壓器原、副線圈的功率關系得U1I1=U2I2+U3I3。因為原、副線圈繞在同一個鐵芯上,所以U1=,即n1I0=n2I0+n3I0,解得n1=3n3。因 此n1∶n2∶n3=3∶2∶1。
7.BD 提示:根據(jù)電磁感應現(xiàn)象中的能量關系不難判斷,選項A 錯誤,B正確。取圓環(huán)在運動過程中的任一位置進行分析,設此時圓環(huán)正在由左向右擺動,在圓環(huán)上取同一高度的左右對稱點A、B,它們受到的安培力F1、F2也是左右對稱的,如圖2所示。F1、F2的水平分力對稱相消,因此二者的合力必沿豎直方向。因為圓環(huán)左右兩邊完全對稱,所以所有對稱點的合力都沿豎直方向。又因為圓環(huán)最高點與最低點受到的安培力也沿豎直方向,所以整個圓環(huán)所受安培力一定沿豎直方向,選項C錯誤,D 正確。
8.AD 9.AC
10.CD 提示:t1~t2時間內,線框轉過四分之一個周期(90°),穿過線框磁通量的變化量ΔΦ1=0-BS=-BS;t2~t3時間內,線框又轉過四分之一個周期(90°),穿過線框磁通量的變化量ΔΦ2=-BS-0=-BS。因此t1~t3時間內穿過線框磁通量的變化量ΔΦ=ΔΦ1+ΔΦ2=-2BS,選項A 錯誤。t3時刻線框中產(chǎn)生的感應電動勢最大,且E0=nBSω=n,因此穿過線框磁通量的變化率=BSω,選項B 錯誤。t3~t4時間內,穿過線框磁通量的變化量ΔΦ=0-BS=-BS,根據(jù)法拉第電磁感應定律可知,線框中產(chǎn)生的感應電動勢,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,通過電阻R的電流I=,通過電阻R的電荷量q=I(t4-t3)=,選項C正確。電流表的示數(shù)為交變電流的有效值,即選項D 正確。
11.(1)BEG (2)D (3)A
12.小球受到重力、靜電力和細線拉力三個力作用處于平衡狀態(tài),隨著靜電力方向的變化,θ不斷變化。以靜電力和細線拉力的合力F合的作用點為圓心,以靜電力的大小qE為半徑畫一輔助圓,如圖3 所示。當細線的拉力所在直線與該輔助圓相切時,細線與豎直方向間的夾角θ最大,且,此時勻強電場的方向與水平方向間的夾角的正弦值也為。
13.(1)磁感應強度變化前后,線圈a中磁通量分別為,因此磁通量的改變量10-4Wb。磁感應強度變化前后,線圈b中磁通量分別為Φb=BπR2,Φb′=B′πR2,因此磁通量的改變量ΔΦb=|Φb′-Φb|=1.256×10-4Wb。(2)磁場方向改變前后,線圈c中磁通量分別為,因此磁通量的改變量ΔΦc=(sin 90°-sin 60°)=8.4×10-6Wb。
14.線框從開始運動到上邊到達磁場上邊緣的過程中,受重力與安培力的作用,設運動時間為t1,線框上邊到達磁場上邊緣時的速度大小為v1,由動量定理得mgt1-I安=mv1,又有安培力的平均沖量,解得。設線框下邊到達磁場的下邊緣恰好做勻速運動時的速度大小為v2,則此時線框的重力與其受到的安培力平衡,即mg=F安=B··L,解得,線框完全在磁場中運動時只受重力作用,運動時間。線框以速度v2做勻速運動穿出磁場所用的時間因此線框穿過磁場區(qū)域所經(jīng)歷的總時間t=
15.設兩金屬桿向上的速度為v,因金屬桿的運動,兩金屬桿與導軌構成的回路的面積減小,故穿過回路的磁通量減少。由法拉第電磁感應定律可得,回路中感應電動勢的大小E=B(l2-l1)v,回路中的感應電流,沿順時針方向,兩金屬桿都要受到安培力作用,金屬桿x1y1受到的安培力f1=BIl1,方向向上,金屬桿x2y2受到的安培力f2=BIl2,方向向下。當金屬桿做勻速運動時,由平衡條件得F-m1g-m2g+f1-f2=0,聯(lián)立以上各式解得I=。因此兩金屬桿所受重力的功率P=(m1+m2)gv=R(m1+m2)g,回路電阻的熱功率Q=I2R=
16.線圈繞軸勻速轉動時,在電路中產(chǎn)生如圖4所示的交變電流。此交變電動勢的最大值Emax=BSω=B·· 2πn=nπ2r2B,設此交變電動勢的有效值為E,則由有效值的定義得T,解得E=,因此電流表的示數(shù)
17.BDE 18.ABE 19.ACE
20.(1)在活塞上方倒沙的過程中,汽缸內氣體的溫度保持不變,由玻意耳定律得p0V0=p1V1,解得p1=2.0×105Pa。在緩慢加熱使封閉氣體溫度變?yōu)?27 ℃的過程中,氣體壓強保持不變,由蓋-呂薩克定律得=,解得V2=1.47×10-3m3。(2)第一個過程是等溫變化過程,由pV=C可知,p與V成反比,圖像是反比例函數(shù)圖像;第二個過程是等壓變化過程,氣體的壓強不變,溫度升高,體積變大,圖像是一條平行于V軸的直線。整個過程中汽缸內氣體的p-V圖像如圖5所示。