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高中物理选修3-2课后习题答案及解释


电磁感应和楞次定律 1.答案:CD 详解:导体棒做匀速运动,磁通量的变化率是一个常数,产生稳恒电流,那么被线圈缠绕的 磁铁将产生稳定的磁场,该磁场通过线圈 c 不会产生感应电流;做加速运动则可以;

2.答案:C 详解:参考点电荷的分析方法,S 磁单极子相当于负电荷,那么它通过超导回路,相当于向 左的磁感线通过回路,右手定则判断,回路中会产生持续的 adcba 向的感应电流;

3.答案:A 详解:滑片从 a 滑动到变阻器中点的过程,通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流 出,产生向右的磁场,而且滑动过程中,电阻变大,电流变小,所以磁场逐渐变小,所以此 时 B 线圈要产生向右的磁场来阻止这通过 A 线圈的电流从滑片流入,从固定接口流出种变 化,此时通过 R 点电流由 c 流向 d;从中点滑动到 b 的过程,通过 A 线圈的电流从固定接 口流入,从滑片流出,产生向左的磁场,在滑动过程中,电阻变小,电流变大,所以磁场逐 渐变大,所以此时 B 线圈要产生向右的磁场来阻止这种变化,通过 R 的电流仍从 c 流向 d。 4.答案:B 详解:aob 是一个闭合回路,oa 逆时针运动,通过回路的磁通量会发生变化,为了阻止这种 变化,ob 会随着 oa 运动;

5. 答案:A 详解:开关在 a 时,通过上方的磁感线指向右,开关断开,上方的磁场要消失,它要阻止这 种变化,就要产生向右的磁场来弥补,这时通过 R2 的电流从 c 指向 d;开关合到 b 上时, 通过上方线圈的磁场方向向左,它要阻止这种变化,就要产生向右的磁场来抵消,这时通过 R2 的电流仍从 c 指向 d; 6. 答案:AC 详解:注意地理南北极与地磁南北极恰好相反,用右手定则判断即可。 电磁感应中的功与能 1. 答案:C、D 详解:ab 下落过程中,要克服安培力做功,机械能不守恒,速度达到稳定之前其减少的重 力势能转化为其增加的动能和电阻增加的内能,速度达到稳定后,动能不再变化,其重力势 能的减少全部转化为电阻增加的内能。选 CD 2. 答案:A 详解:E=BLv I=E/R=BLv/R F=BIL=B^2L^2v/R W=Fd=B^2L^2dv/R=B^2SLv/R,选 A

3. 答案:B、C 详解:开始重力大于安培力,ab 做加速运动,随着速度的增大,安培力增大,当安培力等 于重力时,加速度为零;当速度稳定时达到最大,重力的功率为重力乘以速度,也在此时达 到最大,最终结果是安培力等于重力,安培力不为 0,热损耗也不为 0.选 BC 4. 答案: (1)5m/s。 (2)1.5J。 详解: (1)导体棒做匀速运动时,重力沿斜面向下的分量等于安培力与摩擦力的和 5. 答案:A 详解:因为第二个半周期内,电流是均匀变化的,所以通过 B 的磁通量也是均匀变化的, 它产生的感应电流不变,B 中电流的大小方向均不变,但是 A 中的电流发生了变化,所以 F 的方向发生了改变。选 A 6. 答案:0.3,1.0 详解: (2)导线框每米长的电阻为 0.1Ω ,则导线总电阻为 0.3Ω ,感应电流 I=

/R=1.0A

7. 答案详解:设杆 ab 刚刚滑到水平轨道时的速度为 ,由机械能守恒得: 两杆儿在水平轨道上运动时,两杆儿组成的系统动量守恒,设最终达到共同速度为 ,有 由上述两式得: 由于两杆儿的电阻相等,电流强度时刻相等,因此产生热量相等,设每根杆儿上产生的热量 为 Q,根据能量守恒,有 8. 答案:AC 详解:从 1 到 2,只受阻力,一定有 v1>v2,2 到 3,受重力, v2<v3,从 2 到 3 再到 4,重 力做功为 0,不受安培力,所以 v2=v4 ,4 到 5 的过程,由于不知道重力与安培力的大小 关系,所以不能判断谁大谁小。选 AC 9. 答案: ,由 P 流向 a. 详解:此时感应电动势为 ,电路为 ap 段电阻与 bp 段电阻并联,并联电路总电阻为 ,所以 并联电路分压为方向由 P 流向 a 电磁感应现象在现实生活中的应用 1. 答案:ABC 详解: 在 t1 到 t2 时间内, 正方向的电流减小, 向右的磁场减小, 通过 B 的磁场与 A 同方向, 为力阻止磁场的减小,B 要产生同方向的磁场来补偿,通过右手定则判定,B 线圈的感应电 流与 A 线圈一致,电流同向,线圈相吸;同理可以判断 B 正确;t1 时刻,A 的电流变化率 为 0,B 中没有感应电流,作用力为 0;t2 时刻 A 的电流为 0,作用力也为 0;选 ABC 2.答案: (1)2.5 m/s (2) 2.5 W 详解: (1)导体 ab 受 G 和框架的支持力 N,而做加速运动由牛顿第二定律 mgsin30° = ma

a = gsin30°= 5(m/s2) 但是导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势,回路中就会有感应电流,感应电流 使得导体受到磁场的安培力的作用。设安培力为 FA 随着速度 v 的增加,加速度 a 逐渐减小。当 a=0 时,速度 v 有最大值 (2)在导体 ab 的速度达到最大值时,电阻上释放的电功率

3. 答案:B 详解:1、磁铁上下振动,使闭合线圈中的磁通量发生周期性变化,所以产生交流电流; 2、交流电流产生感应磁场,会阻碍磁铁的振动,所以振动幅度逐渐减弱,即磁铁做阻尼振 动; 3、由于磁铁振动减弱,所以磁通量的变化变弱,所以产生的感应电流也变弱。 4. 答案:C 详解:匀速运动时,右边线圈产生磁场是稳定的,通过左边线圈的磁场也是稳定的不能产生 电流,AB 错;向左匀加速运动时,右边线圈产生磁场向下,且增大,那么通过左边线圈的 磁场也增大,产生感应电流刚好通过二极管,C 对,D 错; 5. 答案:4B(l+a' t2)a' t 详解:经时间 t 后,4 根导体棒又构成边长为 l' = l +a' t2 的正方形闭合电路,每根导体棒产 生的感应电动势为 e1=Bl' vt,式中 vt =a't.题中所求的总电动势 e 总=4e1=4B(l+a't2)a't.

6. 答案:D 详解:乙中右边闭合回路的磁通量变化是稳定的,所以导体棒产生的电流是恒定的,在左边 的线圈不能产生感应电流,L2 不发光,甲中右边闭合回路的磁通量变化率是变化的,导体 棒产生的电流也是变化的,所以在左边的线圈能够产生感应电流,L1 能发光。选 D

7. 答案详解:根据能量守恒判断,金属环中产生的热量等于初动能减去末动能 自感与互感 1. 答案:AD 详解:断开 K 时,电路(a)中线圈 L 产生自感电动势,与电阻 R 和灯 S 组成回路,使回路 中电流 I1 逐渐减小至零。所以灯 S 是渐渐变暗的。电路(b)中,K 断开时,线圈 L 中产生 的自感电动势要阻碍原来的电流 I 1 减小,它与灯 S 和电阻组成闭合回路,回路中电流方向 是顺时针的,电流从 I 1 渐渐减小为零。可见,断开 K 后,电路(b)中原来通过灯 S 的电 流 I 2 立刻消失,而由自感电动势提供的电流 I 1 从右至左流过灯 S,然后再逐渐减小为零, 所以灯 S 是先变亮(闪亮) ,后变暗。

2.答案:D 详解:开始时 S1 接通,刚接通 S2 时 AB 都在回路中,所以 AB 都亮,由题设正常发光,A 错,这时对于电感而言电流从 0 到有,所以感抗极大,瞬间由于电感抑制作用过电感电流为 0,故 B 对,接通瞬间相当于电感断路。 但是电感不阻止电流改变,所以一段时间后电流稳定,相当于电感吧 B 短路了,所以 C 对 断开 S2 之前 B 无电流通过,电流过 A 和 L,断开后,A 不在任何闭合回路中,立即灭,L 中原来有电流,由于抑制电流改变的作用(你也可以理解为本来 L 中的电流使 L 成为电磁 铁,电流有减小趋势,所以通过 L 的磁通量变化,电磁感应产生电动势,作用在 L 与 B 的 回路中产生电流)总之 B 有电流通过,断开瞬间过 B 的电流很大(就是稳定态过 L 的电流, 相当于只有一盏灯接在电路里的电流) ,所以 B 亮,但是后来电流还是会变小直至为 0,B 灭。

3.答案:B 详解:断开 S1,拆除电流表,拆除电阻,效果都是一样的,由于 L 的自感作用,它要阻止 电流的变化会产生 a 到 b 的感应电流,这时,如果 S2 没有断开,就会有电流反向流入电压 表,相当于电压表反接,会损坏电压表;所以要先断开 S2 5. 答案: (1)D1 (2)D2 立刻熄灭,D1 逐渐变暗,直至熄灭。 详解: (1)在电键 S 闭合的瞬间,电流不能通过电感,流过 D1 的电流分流到 D2 和负载电 阻,所以通过 D1 的电流比通过 D2 的电流大,D1 较亮; (2)电键 S 断开的瞬间,电感会产生反向的电流,在 D1 与电感构成的回路中流动,所以 D1 会逐渐变暗,最终熄灭;而 D2 则立即熄灭; 6. 答案:b,a,自感 详解:在 S 断开前,自感线圈 L 中有向右的电流,断开 S 后瞬间,L 的电流要减小,于是 L 中产生自感电动势,阻碍自身电流的减小,但电流还是逐渐减小为零。原来跟 L 并联的灯 泡 A,由于电源的断开,向右的电流会立即消失。但此时它却与 L 形成了串联的回路,L 中 维持的正在减弱的电流恰好从灯泡 A 中流过,方向由 b 到 a。这就是自感现象; 7. 答案: (1)因 R1>R2,即 I1<I2,所以小灯泡在 K 断开后先突然变到某一较暗状态, 再逐渐变暗到最后熄灭。 (2)因 R1<R2,即 I1>I2,小灯泡在 K 断开后电流从原来的 I2 突变到 I1(方向相反) , 然后再渐渐变小,最后为零,所以灯泡在 K 断开后先变得比原来更亮,再逐渐变暗到熄灭。 交流电 1.答案: (1)6V, (2)0.5rad/s, (3)3.8V, (4)1.8W, (5)1.8N?m。 详解:1)感应电动势的最大值为 6V, (2)线圈转动的角速度为 0.5rad/s, (3)线圈从图示位置转过 90°时,感应电动势的平均值为 3.8V, (4)在线圈转动一周的过程中,电路所产生的热功率为 1.8W, (5)当线圈平面与磁感线夹角为 60°时,所受的磁力矩为 1.8N?m

2. 答案:45W,2.12A 详解:交流电最大值为 3A,有效值为 2.12A,发热功率 3.答案:B 详解:感应电动势最大值 ,有效值为 ,灯泡的功率

4. 答案:D 详解:钳形电流表的工作原理是利用电磁感应原理,把电缆线中的高电流变成电流表是低电 流,再用刻度来表示电缆线中的高电流,因为电流表的量程有限.它只能测交流电流. 设电缆线中的电流为 I,电流表内线圈匝数为 N,如图 4(a)中电流表的读数为 1. 2A,则 I/1.2=N/1, 所以 N=I/1.2(电流比等于匝数比的倒数) 图 4(b),设电流表的读数为 I1,则 I/I1=N/3=(I/1.2)/3=I/3.6,所以 I1=3.6A

5.答案: (1)67.1% (2)t≈192.3 天 详解: (1)电站能量转化效率为: 代入数据: ≈67.1% (2) (3)升压变压器匝数比为: 9∶250 据 =IU 得 I=9.0×103A 由 得:R=2.78Ω

(3)9∶250, 2.78Ω

6. 答案:B 详解:输电线上损失的电功率自然与输电线上的电压降的平方成正比;输送的电功率一定, 输送的电压增大,则电流减小,所以与输送电压的平方成反比;

7. 答案:D 详解:从图中可以看出,周期为 0.2s,频率为 50Hz,交流电动势的最大值为 1V,t=0.1s 时, 电动势为 0;选 D 8.答案:(1) 275 匝 (2) n1=550 匝,I1=0.255A 详解: (2)由(1)可知 据输出功率等于输入功率 传感器 1. 答案:BD 详解:F 作用于可动膜片电极上的时候,膜片发生形变,使极板间距离 d 变小,电容变小,

而电压基本不变,要放电,所以会有短暂的电流通过电流表;没有压力,则电容不变,不会 放电; 2.答案:A 详解:光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,所以 R3 阻止变小,那么通过 a 点所在支 路的电流变大,在 R4 上的压降变大,所以在 R3 上的压降变小,那么 a 点的电势要高于 b 点的电势;选 A 4. 答案:AC 详解:插入越深,说明电容极板的面积越大,电容也越大。设将金属棒和导电液体分别接电 源两极再断开后,电容带电量为 Q,Q=UC,h 越小,Q 不变,说明 U 增大;选 AC

5. 答案:B 详解:当 M 运动时,会改变滑动变阻器的阻值,造成电压表读数的变化;既是 M 不动,任 然是一个回路,电路中有电流,M 也有读数;选 B

6. 答案:A 详解:B 是将声音振动转化为电信号;C 是将压力转化为电信号;D 是将温度变化转化为电 信号;所以只有 A 是将红外线转化为电信号,选 A


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