题目内容

3．如图1所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术．其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息．如图2所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的是（　　）
A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象
B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料
C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源
D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源

分析 当金属中处在变化的磁场中时，这个磁场能在金属物体的内部产生涡电流．涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，由此分析涡流探伤；
闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量发生变化，产生感应电流，从而受到安培力，会向上跳起．根据套环跳起的原理判断．

解答 解：A、涡流探伤技术其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变；跳环实验演示线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动，属于演示楞次定律．故A错误．
B、无论是涡流探伤技术运，还是演示楞次定律，都需要产生感应电流，而感应电流产生的条件是在金属导体内．故B正确．
C、金属探伤时，是探测器中通过交变电流，产生变化的磁场，当金属处于该磁场中时，该金属中会感应出涡流；演示楞次定律的实验中，线圈接在直流电源上，闭合开关的瞬间，穿过套环的磁通量仍然会改变，套环中会产生感应电流，会跳动．故C错误，D错误．
故选：B

点评 理解涡流和套环跳起的原因，即产生感应电流的效果阻碍引起感应电流磁通量的变化．

练习册系列答案
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13．下列说法中错误的是（　　）
A．法国物理学家库仑最早引入了电场的概念，并提出用电场表示电场
B．美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
C．19世纪，焦耳发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳定律
D．丹麦物理学家奥斯特发现电流可使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
14．如图所示，在一个内壁光滑的平底试管内部装有一个质量为1kg的小球，试管的开口处装一转轴，轴到管底小球的距离为5cm，使试管在竖直平面内作圆周运动．（g取10m/s2）
（1）若试管在竖直平面内做的是变速圆周运动，则小球恰好能通过最高点时的速度是多少？
（2）若试管在竖直平面内做的是匀速圆周运动，转动中试管底部受到小球压力的最大值是最小值的3倍，求此时的角速度．
（3）若试管在竖直平面内做的是匀速圆周运动，当角速度ω=$\frac{30rad}{s}$时，管底对小球压力的最大值与最小值分别是多少？
11．如图所示，将外皮绝缘的圆形闭合细导线扭一次变成两个面积比为1：4的圆形闭合回路（忽略两部分连接处的导线长度），分别放入垂直圆面向里，磁感应强度大小随时间按B=kt（k＞0，为常数）的规律变化的磁场，前后两次回路中的电流比（　　）
A．1：3B．3：1C．1：1D．9：5
18．如图所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一接有小灯珠的闭合多匝线圈，下列关于小灯珠发光情况的说法中正确的是（　　）
A．闭合开关后小灯珠不可能发光
B．只有闭合开关的瞬间，小灯珠才可能会发光
C．若闭合开关后小灯珠发光，则再将B线圈靠近A，小灯珠更亮
D．若闭合开关后小灯珠不发光，将滑动变阻器的滑片左移后，小灯珠可能会发光
8．如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知（　　）
A．R的阻值为1.5ΩB．电源电动势为3V，内阻为0.5Ω
C．电源的输出功率为1.5WD．电源内部消耗功率为10W
15．无限长通电螺线管内部的磁场可认为是匀强磁场．现有一个足够长螺线管1，半径为R，甲图是它的横截面图，圆心为O点．在螺线管1中通入顺时针的随时间变化的电流I=2t，它在螺线管内部产生的磁场为B=2kI．在P处放置一个单匝、半径为 r（r＜R）的圆形导体框，圆心亦在O处，则：
（1）线框中产生的感应电动势?多大？（不考虑感应电流对螺线管磁场的影响）
（2）产生上述感应电动势的原因可概括为：变化的磁场在P处产生了一个电场线闭合的环形感应电场E（不是静电场），如图乙所示，感应电场力（是非静电力）对导体内电荷做功，形成感应电动势．已知感应电动势的大小等于每库仑正电荷沿导体框运动一周时感应电场力对该电荷做的功的大小，由此请求出P处的感应电场的场强E的大小．
（3）现撤去导体框，在距圆心O为r′（ r′＜R）处由静止释放一点电荷（电量为q，质量为m，忽略其所受重力），由t=0时刻释放，要让该点电荷恰好能绕O点做半径为r′的圆周运动，需要在点电荷的圆轨道带（即丙图两虚线间的中间区域，该区域的宽度相比r′可以忽略不计）再加一个匀强磁场B1，求B1的表达式和方向．
12．某同学利用如图甲所示的装置验证动能定理．固定并调整斜槽，使它的末端O点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸．将小球从斜槽上不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球平抛的水平位移x，改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：
高度H（h为单位长度）h2h3h4h5h6h7h8h9h
水平位移x（cm）5.59.111.714.215.917.619.020.621.7
（1）斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，斜槽底端离地的高度为y，不计小球与水平槽之间的摩擦，若小球从斜槽上滑下的过程中动能定理成立，则应满足的关系式是${x}^{2}=4（1-\frac{μ}{tanθ}）yH$．

（2）以H为横坐标，以x2为纵坐标，在坐标纸上描点作图，如图乙所示；
（3）由第（1）（2）问，可以得出结论在误差允许范围内，小球运动到斜槽低端的过程中，合力对小球所做的功等于小球动能的增量．
（4）受该实验方案的启发，另一同学改用图丙的装置实验．他将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，仍将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并测量小球击中木板时平抛下落的高度d，当他以H为横坐标，以$\frac{1}{d}$为纵坐标，描点作图，使之仍为一条倾斜的直线，也达到了同样的目的．
13．由于新干电池的内阻较小，某同学利用如图1所示的电路测量两节新干电池的电动势和内阻，所给的器材有：量程为3mA的灵敏电流计，其内阻为100Ω，量程为3V的电压表（电压表内阻非常大），阻值分别为R1=900Ω，和R2=2Ω的两个定值电阻，最大阻值分别为10Ω和200Ω的两个滑动变阻器．

（1）滑动变阻器选用最大阻值为10Ω
（2）实验中根据测得的灵敏电流计、电压表的数据做出电流随电压变化的图象如图2所示，由图可知1节干电池的电动势E=3.0V，内阻r=1.3Ω（结果保留两位有效数字）

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