高三物理(第03期)好題速遞分項(xiàng)解析匯編 專題10 電磁感應(yīng)(含解析)
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專題10 電磁感應(yīng) 一、選擇題 1.【2017安徽省黃山市屯溪一中高三第二次月考】如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 T的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿PQ在外力F作用下在粗糙U形導(dǎo)軌上以速度v=2 m/s向右勻速滑動,兩導(dǎo)軌間距離l=1.0 m,電阻R=3.0 Ω,金屬桿的電阻r=1.0 Ω,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),則下列說法正確的是 A.通過R的感應(yīng)電流的方向?yàn)橛蒩到d B.金屬桿PQ切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為2.0 V C.金屬桿PQ受到的安培力大小為0.5 N D.外力F做功的數(shù)值等于電路產(chǎn)生的焦耳熱 【答案】ABC 考點(diǎn):動生電動勢、歐姆定律、安培力 【名師點(diǎn)睛】本題是法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和安培力公式等的綜合應(yīng)用,該題中要明確功與能的關(guān)系,知道外力F克服摩擦力和安培力做功,外力F做功大小等于電路產(chǎn)生的焦耳熱和導(dǎo)軌與金屬桿之間的摩擦力產(chǎn)生的內(nèi)能的和。本題的解題思路是導(dǎo)體PQ垂直切割磁感線,由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,由E=BLv求解感應(yīng)電動勢的大小,由公式F=BIL求PQ所受的安培力;外力F克服摩擦力和安培力做功。 2.【2017黑龍江省大慶市高三上學(xué)期第一次質(zhì)量檢測】如圖甲為磁感強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律,磁場方向垂直紙面,規(guī)定向里的方向?yàn)檎?。在磁場中有一?xì)金屬圓環(huán),平面位于紙面內(nèi),如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流,F(xiàn)1、F2、F3分別表示金屬環(huán)上很小一段導(dǎo)體受到的安培力。下列說法不正確的是 A.I1沿逆時針方向,I2沿順時針方向 B.I2沿順時針方向,I3沿順時針方向 C.F1方向指向圓心,F(xiàn)2方向指向圓心 D.F2方向背離圓心向外,F(xiàn)3方向指向圓心 【答案】C 考點(diǎn):楞次定律;左手定則 【名師點(diǎn)睛】本題考查了判斷感應(yīng)電流方向與安培力方向,應(yīng)用楞次定律與左手定則即可正確解題;要熟練掌握楞次定律與左手定則;要掌握應(yīng)用楞次定律解題的步驟。 3.【2017吉林省長春市高三質(zhì)量檢測】磁流體發(fā)電機(jī),又叫等離子體發(fā)電機(jī),圖中的燃燒室在3000K的高溫下將氣體全部電離為電子和正離子,即高溫等離子體.高溫等離子體經(jīng)噴管提速后以1000m/s進(jìn)人矩形發(fā)電通道.發(fā)電通道有垂直于噴射速度方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6T.等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn),在兩極間形成電勢差.已知發(fā)電通道長a=50cm,寬b=20cm,高d=20cm,等離子體的電阻率ρ=2Ωm.則以下判斷中正確的是() A發(fā)電機(jī)的電動勢為1200V B因正離子帶電量未知,故發(fā)電機(jī)的電動勢不能確定 C當(dāng)外接電阻為8Ω時,發(fā)電機(jī)的效率最高 D當(dāng)外接電阻為4Ω時,發(fā)電機(jī)輸出功率最大 【答案】AD 【解析】由等離子體所受的電場力和洛侖茲力平衡得:,則得發(fā)電機(jī)的電動勢為E=U=Bdv=1200V,選項(xiàng)A正確;發(fā)電機(jī)的電動勢與高速等離子體的電荷量無關(guān),選項(xiàng)B錯誤;發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻為;發(fā)動機(jī)的效率為,可知外電阻R越大,效率越高,故選項(xiàng)C錯誤;當(dāng)電源的內(nèi)外電阻相等時輸出功率最大,此時外電阻為R=r=4Ω,故選項(xiàng)D正確;故選AD。 考點(diǎn):等離子發(fā)電機(jī);功率 【名師點(diǎn)睛】本題是磁流體發(fā)電機(jī)問題,要理解并掌握其工作原理,知道最終等離子體所受的電場力和洛倫茲力平衡,由此求電動勢.要注意的是在求內(nèi)阻時,不能這樣列式:。 4.【2017浙江省溫州中學(xué)高三10月模擬】如圖甲所示,勻強(qiáng)磁場垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場在y軸方向足夠?qū)?,在x軸方向?qū)挾葹椋恢苯侨切螌?dǎo)線框ABC(BC邊的長度為)從圖示位置向右勻速穿過磁場區(qū)域,以逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?,在圖乙中感應(yīng)電流i、BC兩端的電壓uBC與線框移動的距離x的關(guān)系圖象正確的是 【答案】D 考點(diǎn):楞次定律;法拉第電磁感應(yīng)定律 【名師點(diǎn)睛】熟練應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、楞次定律即可正確解題,本題難度不大,解題時可以應(yīng)用排除法。 5.【2017河南省開封市高三上學(xué)期定位考試】如圖甲所示,面積S=1 m2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面向里的磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示(B取向里為正),以下說法正確的是( ) A.環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流 B.環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 C.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為1 V D.環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為2 V 【答案】AC 【解析】磁場垂直于紙面向里,由圖乙所示可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度增加,穿過圓環(huán)的磁通量增加,由楞次定律可知,感應(yīng)電流沿逆時針方向,故A正確,B錯誤;感應(yīng)電動勢,故C正確,D錯誤;故選AC。 考點(diǎn):楞次定律;法拉第電磁感應(yīng)定律 【名師點(diǎn)睛】本題考查了判斷感應(yīng)電流方向、求感應(yīng)電動勢,應(yīng)用楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律即可正確解題。 6.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考】下列說法正確的是 A.牛頓最早通過理想斜面實(shí)驗(yàn)得出力不是維持物體運(yùn)動的原因 B.萬有引力定律中的引力常量由牛頓測定 C.庫侖定律中的平方反比關(guān)系由庫侖通過庫侖扭稱實(shí)驗(yàn)獲得 D.奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了磁場對電流的作用規(guī)律 【答案】C 考點(diǎn):物理學(xué)史 7.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考】如圖所示為航母上電磁彈射裝置的等效電路圖(俯視圖),使用前先給超級電容器C充電,彈射時,電容器釋放儲存電能所產(chǎn)生的強(qiáng)大電流經(jīng)過導(dǎo)體棒EF,EF在磁場(方向垂直紙面向外)作用下加速。則下列說法正確的是 A.電源給電容器充電后,M板帶正電 B.導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運(yùn)動 C.超級電容器相當(dāng)電源,放電時兩端電壓不變 D.在電容器放電過程中,電容器電容不斷減小 【答案】B 【解析】由電路圖可知,電源給電容器充電后,M板帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯誤;電容器放電時流過EF的電流方向?yàn)閺腇到E,根據(jù)左手定則可知,導(dǎo)體棒在安培力作用下向右運(yùn)動,選項(xiàng)B正確;超級電容器相當(dāng)電源,放電時兩端電壓逐漸減小,選項(xiàng)C錯誤;在電容器放電過程中,電容器電容保持不變,選項(xiàng)D錯誤;故選B. 考點(diǎn):左手定則;電容器 8.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考】粗糙絕緣水平面上垂直穿過兩根長直導(dǎo)線,俯視圖如圖所示,兩根導(dǎo)線中通有相同的電流,電流方向垂直紙面向里。水平面上一帶電滑塊(電性未知)以某一初速v沿兩導(dǎo)線連線的中垂線入射,運(yùn)動過程中滑塊始終未脫離水平面。下列說法正確的是 v I I 第13題圖 A.滑塊可能做加速直線運(yùn)動 B.滑塊可能做勻速直線運(yùn)動 C.滑塊可能做曲線運(yùn)動 D.滑塊一定做減速運(yùn)動 【答案】D 考點(diǎn):安培定則;左手定則 9.【2017甘肅省蘭州第一中學(xué)高三9月月考】下列敘述中,符合物理學(xué)史實(shí)的是 A.法拉第最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng) B.伽利略推翻了力是維持物體運(yùn)動的原因的觀點(diǎn) C.楞次總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律 D.庫侖最早測出了元電荷e的數(shù)值 【答案】B 【解析】奧斯特最先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng),選項(xiàng)A錯誤;伽利略推翻了力是維持物體運(yùn)動的原因的觀點(diǎn),選項(xiàng)B正確;法拉第總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律,選項(xiàng)C錯誤;密立根最早測出了元電荷e的數(shù)值,選項(xiàng)D錯誤;故選B. 考點(diǎn):物理學(xué)史 【名師點(diǎn)睛】物理學(xué)史是高考考查內(nèi)容之一,對于著名物理學(xué)家、經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和重要學(xué)說要記牢,不能張冠李戴,尤其是課本上涉及到的物理學(xué)家的偉大貢獻(xiàn)更應(yīng)該熟練掌握. 10.【2017甘肅省蘭州第一中學(xué)高三9月月考】如圖所示,勻強(qiáng)磁場B垂直于正方形導(dǎo)線框平面,且邊界恰與線框重合,導(dǎo)線框各邊電阻均為r,現(xiàn)欲從磁場以相同速率勻速拉出線框,使線框邊ab間電勢差最大,則應(yīng)沿何方向拉出 A.沿甲方向拉出 B.沿乙方向拉出 C.沿丙方向拉出 D.沿丁方向拉出 【答案】C 考點(diǎn):閉合電路歐姆定律;法拉第電磁感應(yīng)定律 【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)中電路問題,關(guān)鍵要明確哪部分電路是電源,哪部分電路是外電路,搞清電壓與電動勢的關(guān)系,靈活運(yùn)用閉合電路歐姆定律來求解. 11.【2017甘肅省蘭州第一中學(xué)高三9月月考】如圖所示,豎直面內(nèi)有一個閉合導(dǎo)線框ACDE(由細(xì)軟導(dǎo)線制成)掛在兩固定點(diǎn)A、D上,水平線段AD為半圓的直徑,在導(dǎo)線框的E處有一個動滑輪,動滑輪下面掛一重物,使導(dǎo)線處于繃緊狀態(tài)。在半圓形區(qū)域內(nèi),有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場.設(shè)導(dǎo)線框的電阻為r,圓的半徑為R,在將導(dǎo)線上的C點(diǎn)以恒定角速度ω(相對圓心O)從A點(diǎn)沿圓弧移動的過程中,若不考慮導(dǎo)線中電流間的相互作用,則下列說法正確的是 A.在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到D點(diǎn)的過程中,導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向先逆時針,后順時針 B.在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到圖中 ∠ADC=30位置的過程中,通過導(dǎo)線上C點(diǎn)的電量為 C.當(dāng)C沿圓弧移動到圓心O的正上方時,導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢最大 D.在C從A點(diǎn)沿圓弧移動到D點(diǎn)的過程中,導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電熱為 【答案】ABD 考點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律;電功率 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵明確交流四值中最大值、平均值、瞬時值和有效值的區(qū)別,會根據(jù)幾何知識寫出交流的表達(dá)式,注意知識的遷移應(yīng)用。 12.【2017河北省定州中學(xué)高三(高補(bǔ)班)上學(xué)期第二次月考】如圖所示,足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角(),其中MN與PQ平行且間距為L,導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直,導(dǎo)軌電阻不計(jì).金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸,ab棒接入電路的電阻為R,當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為q時,棒的速度大小為v,則金屬棒ab在這一過程中( ) A.運(yùn)動的平均速度大小為 B.下滑位移大小為 C.產(chǎn)生的焦耳熱為 D.受到的最大安培力大小為 【答案】B 考點(diǎn):考查了導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動 【名師點(diǎn)睛】電磁感應(yīng)綜合題中,常常用到這個經(jīng)驗(yàn)公式:感應(yīng)電量常用來求位移,但在計(jì)算題中,不能直接作為公式用,要推導(dǎo). 13.【2017河北省衡水中學(xué)高三摸底聯(lián)考】如圖,固定在水平桌面上的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好,在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計(jì),現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開始向右沿導(dǎo)軌滑動,滑動中桿ab始終垂直于導(dǎo)軌,金屬桿受到的安培力用表示,則下列說法正確的是( ) A.金屬桿ab做勻加速直線運(yùn)動 B.金屬桿ab運(yùn)動過程回路中有順時針方向的電流 C.金屬桿ab所受到的先不斷增大,后保持不變 D.金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間的平方成正比 【答案】C 【解析】由于是光滑的導(dǎo)軌,沒有摩擦,對金屬桿,根據(jù)牛頓第二定律: ,由于速度發(fā)生變化,故加速度是變化的,故選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)楞次定律可以知道,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時針方向,故選項(xiàng)B錯誤;開始時由于速度不斷增大,故安培力不斷增大,當(dāng)安培力等于拉力F時,則速度不再增大,則安培力不變,不選項(xiàng)C正確;線框中感應(yīng)電流的瞬時功率:,由于加速度是變化,故選項(xiàng)D正確。 考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢;電功、電功率 【名師點(diǎn)睛】棒切割磁感線會產(chǎn)生電動勢,形成感應(yīng)電流所以金屬桿會受到安培力.當(dāng)棒處于勻速時棒受力平衡,由已知條件可求出安培力大小,根據(jù)受力平衡即可解出金屬桿受到的拉力;結(jié)合電功率表達(dá)式即可找到功率與位移的關(guān)系式。 14.【2017湖南省長沙市長郡中學(xué)高三摸底測試】如圖所示為兩光滑金屬導(dǎo)軌MNQ和GHP,其中MN和GH部分為豎直的半圓形導(dǎo)軌,NQ和HP部分為水平平行導(dǎo)軌,整個裝置置于方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中。有兩個長均為、質(zhì)量均為、電阻均為R的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置且始終與導(dǎo)軌接觸良好,其中導(dǎo)體棒ab在半圓形導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒cd在水平導(dǎo)軌上,當(dāng)恒力F作用在導(dǎo)體棒cd上使其做勻速運(yùn)動時,導(dǎo)體棒ab恰好靜止,且距離半圓形導(dǎo)軌底部的高度為半圓形導(dǎo)軌半徑的一半,已知導(dǎo)軌間距離為,重力加速度為,導(dǎo)軌電阻不計(jì),則( ) A、每根導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒ab的支持力大小為 B、導(dǎo)體棒cd兩端的電壓大小為 C、作用在導(dǎo)體棒cd上的恒力F的大小為 D、恒力F的功率為 【答案】CD 故選項(xiàng)C正確;由于,則金屬棒ab的速度為,則恒力F的功率為,故選項(xiàng)D正確。 考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、焦耳定律 【名師點(diǎn)睛】本題是雙桿模型,解決本題的關(guān)鍵能夠正確受力分析,結(jié)合牛頓定律和動量守恒、能量守恒,進(jìn)行研究。 15.【2017河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期第二次月考】如圖12-3-11所示,勻強(qiáng)磁場中固定的金屬框架ABC,導(dǎo)線棒DE在框架ABC上沿圖示方向勻速平移,框架和導(dǎo)體材料相同,接觸電阻不計(jì),則( ) A、電路中感應(yīng)電流保持一定 B、電路中的磁通量的變化率一定 C、電路中的感應(yīng)電動勢一定 D、DE棒受到的拉力一定 【答案】A 考點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律 【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)中電路問題,考查綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律和電路知識的能力;根據(jù)法拉第電車閉合電路的歐姆定律列出方程即可討論求解. 16.【2017河北省定州中學(xué)高三上學(xué)期第二次月考】如圖4-4所示,位于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌,處在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面,導(dǎo)軌的一端與一電阻相連;具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直.現(xiàn)有一平行于導(dǎo)軌的恒力F拉桿ab,使它由靜止開始向右運(yùn)動.桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計(jì).用E表示回路中的感應(yīng)電動勢,i表示回路中的感應(yīng)電流,在i隨時間增大的過程中,電阻消耗的功率等于( ) 圖4-4 A.F的功率 B.安培力的功率的絕對值 C.F與安培力的合力的功率 D.iE 【答案】BD 考點(diǎn):能量守恒定律;電功率 【名師點(diǎn)睛】對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點(diǎn)是分析安培力;另一條是能量,分析能量如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。 2、 非選擇題 1.【2017河南省鶴壁市高級中學(xué)高三上學(xué)期第五次周練】如圖,一對表面粗糙的平行金屬導(dǎo)軌固定在水平地面上,軌道與地面絕緣,軌道頂端連接有一定值電阻R,在、區(qū)域內(nèi)有垂直軌道平面向里的勻強(qiáng)磁場,一水平金屬桿CD通過兩金屬環(huán)套在軌道上,現(xiàn)使金屬桿CD以某一初速度豎直向上運(yùn)動,穿過磁場區(qū)域后繼續(xù)上升到最高位置,然后落回地面,此后不再運(yùn)動,已知金屬桿CD與軌道間的摩擦力大小恒為其重力的倍,金屬桿CD向上運(yùn)動經(jīng)過和位置時的速度之比為2:1,與間的距離是與間的距離的n倍,金屬桿CD向下運(yùn)動剛進(jìn)入磁場區(qū)域就座勻速運(yùn)動,重力加速度為g,金屬導(dǎo)軌與金屬桿CD的電阻都忽略不計(jì),求: (1)金屬桿CD向上、向下兩次經(jīng)過位置時的速度之比; (2)金屬桿CD向上運(yùn)動經(jīng)過剛進(jìn)入磁場時的加速度大小; (3)金屬桿CD向上,向下兩次經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之比。 【答案】(1)(1)(1) 【解析】(1)設(shè)桿的質(zhì)量為m,與間的距離為h,上升過程中的加速度大小為 又,則 下降過程中的加速度大小為 又,則,即 這一過程中桿受力平衡,即 可得 因?yàn)?,又,可? 代入可得 考點(diǎn):考查了導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動 【名師點(diǎn)睛】對電磁感應(yīng)電源的理解 (1)電源的正負(fù)極可用右手定則或楞次定律判定,要特別注意在內(nèi)電路中電流由負(fù)極到正極。 (2)電磁感應(yīng)電路中的電源與恒定電流的電路中的電源不同,前者是由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的,公式為E=BLv,其大小可能變化,變化情況可根據(jù)其運(yùn)動情況判斷;而后者的電源電動勢在電路分析中認(rèn)為是不變的。 (3)在電磁感應(yīng)電路中,相當(dāng)于電源的導(dǎo)體(或線圈)兩端的電壓與恒定電流的電路中電源兩端的電壓一樣,等于路端電壓,而不等于電動勢。(除非切割磁感線的導(dǎo)體或線圈電阻為零) 2.【2017山西省臨汾市第一中學(xué)高三10月月考】如圖甲所示,固定軌道由傾角的斜導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌平滑連接而成,軌道所在空間存在方式豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,兩導(dǎo)軌間距為L,上端用阻值為R的電阻連接。一電阻也為R的金屬桿MN從斜導(dǎo)軌上某一高度處,由靜止開始沿光滑的斜導(dǎo)軌下滑,一段時間后滑入水平導(dǎo)軌,其速率v隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。桿MN始終垂直于導(dǎo)軌接觸良好,圖乙中為已知量,導(dǎo)軌電阻不計(jì),求: (1)桿MN在傾斜導(dǎo)軌下滑時通過電阻R的最大感應(yīng)電流; (2)桿MN運(yùn)動過程中所受安培力的最大值。 【答案】(1);(2) 考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵要讀取圖象中有效信息,正確分析棒的運(yùn)動狀態(tài),運(yùn)用力學(xué)的規(guī)律,如平衡條件和動能定理等處理。 3.【2017黑龍江省大慶市高三上學(xué)期第一次質(zhì)量檢測】(12分) 相距L=1.5 m的足夠長金屬導(dǎo)軌豎直放置,質(zhì)量為m1=1 kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m2=0.27 kg的金屬棒cd均通過棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上,如圖(a)所示,虛線上方磁場方向垂直紙面向里,虛線下方磁場方向豎直向下,兩處磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同。ab棒光滑,cd棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ=0.75,兩棒總電阻為1.8Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t = 0時刻起,ab棒在方向豎直向上、大小按圖(b)所示規(guī)律變化的外力F作用下,由靜止沿導(dǎo)軌向上勻加速運(yùn)動,同時也由靜止釋放cd棒。g取10 m/s2 (1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度大小; (2)已知在2 s內(nèi)外力F做功40 J,求這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱; (3)求出cd棒達(dá)到最大速度所對應(yīng)的時刻t1。 【答案】(1)1.2T;1m/s2(2)18J(3)2s 【解析】(1)經(jīng)過時間t,金屬棒ab的速率 回路中的感應(yīng)電流為 對金屬棒ab,由牛頓第二定律得, 即 由圖b可知:t1=0 時,F(xiàn)1=11N ; t2 = 2 s時,F(xiàn)2 =14.6N , 代入上式解得: (3)由題意可知:cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達(dá)到最大;然后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,最后停止運(yùn)動。 當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時,有 又 vm=at1 整理得 考點(diǎn):牛頓第二定律;安培力 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式、牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式推導(dǎo)出拉力與時間的關(guān)系式,綜合性較強(qiáng). 4.【2017吉林省長春市高三質(zhì)量檢測】現(xiàn)代人喜歡到健身房騎車鍛煉,某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計(jì)了一個發(fā)電測速裝置,如圖所示。自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強(qiáng)磁場中,后輪圓形金屬盤在磁場中轉(zhuǎn)動時,可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,圓盤半徑l=0.3m,圓盤電阻不計(jì)。導(dǎo)線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連,導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值R=10Ω的小燈泡。后輪勻速轉(zhuǎn)動時,用電壓表測得a、b間電壓U=0.6V。 (1)與a連接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱? (2)圓盤勻速轉(zhuǎn)動10分鐘,則此過程中產(chǎn)生了多少電能? (3)自行車車輪邊緣線速度是多少? 【答案】(1)a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線柱;(2)21.6J(3)8m/s 考點(diǎn):右手定則;焦耳定律;法拉第電磁感應(yīng)定律 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是明確電壓的測量原理,然后結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、線速度與角速度的關(guān)系、機(jī)械能的概念列式求解,不難。 5.【2017浙江省名校協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考】【加試題】(12分)如圖甲所示,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一豎直面(紙面)內(nèi),其上端接一阻值為R的電阻;在兩導(dǎo)軌間 OO′ 下方區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)使電阻為r、質(zhì)量為m的金屬棒ab由靜止開始自 OO′ 位置釋放,向下運(yùn)動距離d后速度不再變化。(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平,導(dǎo)軌電阻不計(jì)). (1)求棒ab在向下運(yùn)動距離d過程中回路產(chǎn)生的總焦耳熱; (2)棒ab從靜止釋放經(jīng)過時間t0下降了,求此時刻的速度大?。? (3)如圖乙在OO′ 上方區(qū)域加一面積為s的垂直于紙面向里的均勻磁場B,棒ab由靜止開始自 OO′ 上方一某一高度處釋放,自棒ab運(yùn)動到OO′ 位置開始計(jì)時,B隨時間t的變化關(guān)系,式中k為已知常量;棒ab以速度v0進(jìn)入OO′ 下方磁場后立即施加一豎直外力使其保持勻速運(yùn)動。求在t時刻穿過回路的總磁通量和電阻R的電功率。 第23題圖甲 第23題圖乙 【答案】(1)(2)(3) (2) 由動量定理可知: 解得: (3)因?yàn)椋? 由法拉第電磁感應(yīng)定律可得: 考點(diǎn):法拉第電磁感應(yīng)定律;動量定理.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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