题目内容

【题目】将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示.用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图象是( )

A.
B.
C.
D.

【答案】B
【解析】解:分析一个周期内的情况:

在前半个周期内,磁感应强度均匀变化,磁感应强度B的变化度一定,由法拉第电磁感应定律得知,圆形线圈中产生恒定的感应电动势恒定不变,则感应电流恒定不变,ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变,由楞次定律可知,圆形线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向,通过ab的电流方向从b→a,由左手定则判断得知,ab所受的安培力方向水平向左,为负值;同理可知,在后半个周期内,安培力大小恒定不变,方向水平向右.故B正确.

故选B

【考点精析】利用安培力和楞次定律对题目进行判断即可得到答案,需要熟知安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零;楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便.

练习册系列答案
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【题目】用静电的方法来清除空气中的灰尘,需要首先设法使空气中的灰尘带上一定的电荷,然后利用静电场对电荷的作用力,使灰尘运动到指定的区域进行收集。为简化计算,可认为每个灰尘颗粒的质量及其所带电荷量均相同,设每个灰尘所带电荷量为q,其所受空气阻力与其速度大小成正比,表达式为F=kv(式中k为大于0的已知常量)。由于灰尘颗粒的质量较小,为简化计算,灰尘颗粒在空气中受电场力作用后达到电场力与空气阻力相等的过程所用的时间及通过的位移均可忽略不计,同时也不计灰尘颗粒之间的作用力及灰尘所受重力的影响。

(1)有一种静电除尘的设计方案是这样的,需要除尘的空间是一个高为H绝缘容器的内部区域,将一对与圆桶半径相等的圆形金属板平行置于圆桶的上、下两端,恰好能将圆桶封闭,如图10甲所示。在圆桶上、下两金属板间加上恒定的电压U(圆桶内空间的电场可视为匀强电场),便可以在一段时间内将圆桶区域内的带电灰尘颗粒完全吸附在金属板上,从而达到除尘的作用。求灰尘颗粒运动可达到的最大速率 __________

(2)对于一个待除尘的半径为R绝缘圆桶形容器内部区域,还可以设计另一种静电除尘的方案:沿圆桶的轴线一根细导线作为电极,紧贴圆桶内壁加一个薄金属桶作为另一电极。在导线电极外面套有一个由绝缘材料制成的半径为R0的圆桶形保护管,其轴线与直导线重合,如图10乙所示。若在两电极间加上恒定的电压使得桶壁处电场强度的大小恰好等于第(1)问的方案中圆桶内电场强度的大小,且已知此方案中沿圆桶半径方向电场强度大小E的分布情况为E1/r,式中r所研究的点与直导线的距离。

试通过计算分析,带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的过程中,其瞬时速度大小v随其与直导线的距离r之间的关系________

对于直线运动,教科书中讲解了由v - t象下的面积求位移的方法。请你借鉴此方法,利用vr变化的关系,画出1/vr变化的图象,根据图象的面积求出带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的时间____________

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