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3.如圖1所示,水平地面上有一邊長為L的正方形ABCD區(qū)域,其下方埋有與地面平行的金屬管線.為探側地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度,先讓金屬管線載有電流,然后用閉合的試探小線圈P(穿過小線圈的磁場可視為勻強磁場)在地面探側.如圖2所示,將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端,將接地棒接到電源的另一端,這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流.使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行),線圈中沒有感應電流.將線圈P靜置于B處,當線圈平面與地面平行時,線圈中有感應電流,當線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失.下列判斷正確的是(  )
A.圖2中的電流為恒定直流電源
B.金屬管線沿AC走向
C.金屬管線的埋覆深度為$\frac{\sqrt{2}}{2}$L
D.線圈P在D處,當它與地面的夾角為45°時,P中的感應電流可能最大

分析 根據(jù)感應電流的產生條件進行分析,明確當磁場和線圈平行時磁通量不變,再結合幾何關系即可明確電流的走向以及是否為交流,根據(jù)法拉第電磁感應定律分析D點能否為感應電流的最大值.

解答 解:A、由題意可知,當線圈靜止時存在感應電流,則說明線圈產生的磁場為變化的,故電流一定是變化的,故A錯誤;
B、由題意可知,使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止(線圈平面與地面平行),線圈中沒有感應電流.將線圈P靜置于B處,當線圈平面與地面平行時,線圈中有感應電流,當線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失.根據(jù)感應電流產生的條件可知,放在AC上表面是磁場與線圈平行,而放在B點時磁場與地面成45°角,故說明電流一定沿AC方向;故B正確;
C、線圈平面與射線BD成45°角時,線圈中感應電流消失說明B點的磁場方向成45°角,則由幾何關系可知,埋覆深度為與OB長度相等,故深度為$\frac{\sqrt{2}}{2}$L,故C正確;
D、P在D處與地面成45°可以與磁場方向相互垂直,則此時磁通量的最大,磁通量的變化率最大,故感應電流可能最大,故D正確.
故選:BCD.

點評 本題考查法拉第電磁感應定律以及通電導線周圍的磁場分布,難點在于幾何關系的確定,要注意明確通電直導線周圍的磁場為以導線為圓心的同心圓.

練習冊系列答案
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13.在“用油膜法估測分子的大小”實驗中,用a ml純油酸配制成bml的油酸酒精溶液,現(xiàn)已測得一滴溶液c ml,將一滴溶液滴入水中,油膜充分展開后面積為Scm2,估算油酸分子的直徑大小為(  )
A.$\frac{ac}{bS}$B.$\frac{bc}{aS}$C.$\frac{ab}{cS}$D.$\frac{c}{S}$

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14.如圖甲所示,abcd是位于豎直平面內的正方形閉合金屬線框,金屬線框的質量為m,電阻為R,在金屬線框的下方有一勻強磁場區(qū)域,MN和M′N′是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的bc邊平行,磁場方向與線框平面垂直,現(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度處從靜止開始下落,下落過程中bc邊始終保持水平,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域過程的v-t圖象,圖象中坐標軸上所標出的字母和重力加速度大小g均為已知量,則( 。
A.金屬線框初始位置的bc邊到邊界MN的高度為v1t1
B.勻強磁場區(qū)域的寬度為$\frac{({v}_{1}+{v}_{2})({t}_{3}-{t}_{2})}{2}$+v1(t2-t1
C.金屬線框在進入磁場的過程中通過導線橫截面的電荷量為(t2-t1)$\sqrt{mg{v}_{1}R}$
D.金屬線框在離開磁場的過程中產生的焦耳熱為mgv1(t2-t1)+$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv32

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11.一彈簧振子以O點為平衡位置做簡諧運動,則圖中2s~3s內振子振動的方向沿-y(選填“+y”或“-y”)方向,2.5s時振子的加速度方向為+y(選填“+y”或“-y”)方向,2s~3s內振子的動能減小(選填“增大”或“減小”),該點的振動方程為y=10sin0.5πtcm.

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18.在光滑無摩擦的水平面上有一冰球以速度v0沿直線勻速從a點運動到b點,忽略空氣阻力.圖為俯視圖.當冰球運動到b點時受到圖示中黑箭頭方向的快速一擊.這之后冰球有可能沿如下哪一條軌跡運動( 。
A.B.C.D.

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8.如圖所示,一水平輕桿AB可繞過A點的水平光滑軸轉動,B端掛一重物,并用長度可改變的細線掛于墻上的C點.若保持輕桿AB處于水平狀態(tài),則改變細線BC的長度將C點沿墻上移的過程中,輕桿B端所受的力( 。
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15.如圖所示,在某次自由式滑雪比賽中,一運動員從弧形雪坡上沿水平方向飛出后,又落回到斜面雪坡上,若斜面雪坡的傾角為θ,運動員飛出時的速度大小為v0,不計空氣阻力,運動員飛出后在空中的姿勢保持不變,重力加速度為g,則( 。
A.運動員落到雪坡時的速度大小為$\frac{{v}_{0}}{cosθ}$
B.運動員在空中飛行的時間是$\frac{{2v}_{0}tanθ}{g}$
C.如果v0大小不同,則運動員落到雪坡時的速度于斜面的夾角也就不同
D.不論v0多大,該運動員落到雪坡上時的速度與斜面的夾角都是相同的

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12.物理量中,有些描述物質的發(fā)展變化過程,有些描述物質的特定性質或狀態(tài).下列四個量中描述物質狀態(tài)的是( 。
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2.小楊和小王在同一住宅樓居住,小楊家在頂層31樓,一天他們一起從1樓乘電梯回家,已知每層高度為3m,電梯的最大速度為4m/s,在加速和減速時電梯的加速度大小均為1m/s2,則( 。
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C.小王家在2樓時小楊乘坐電梯的時間比小王家在28樓時小楊乘坐電梯的時間長
D.小王家在3樓時小楊乘坐電梯的時間比小王家在15樓時小楊乘坐電梯的時間短

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