2020高考物理二轮复习 专题七 计算题题型强化 第4讲 加试第23题 电磁感应规律的综合应用学案

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2020大二轮人教高考物理复习课件专题7

2020大二轮人教高考物理复习课件专题7

况,选项 C 错误;由于小灯泡中电流增大,小灯泡两端电压增大,而路端电压减
小,所以电容器两极板之间的电压一定减小,由 C=QU可知,电容器所带的电荷 量 Q 减少,选项 D 正确。
答案: BD
二轮物理 专题七 电路与电磁感应
核心要点备考策略
热点考向逐一突破
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课时作业(七)
[拓展训练 1] (2019·长春市质检)如图所示电路中,电源电动势为 E,内阻为 r,R3 为定值电阻,R1、R2 为滑动变阻器,A、B 为电容器两个水平放置的极板。 当滑动变阻器 R1、R2 的滑片处于图示位置时,A、B 两板间的带电油滴静止不动。 下列说法中正确的是 ( )
mΔv。
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课时作业(七)
[备考策略] 1.必须领会的“2 种物理思想和 4 种方法” (1)等效思想、守恒思想。 (2)程序法、极限法、分析推理法、守恒法。 2.交变电流“四值”的“4 看”和“4 想” (1)看到“电容器的耐压值”,想到“最大值”。 (2)看到“某时刻某位置”,想到“瞬时值”。 (3)看到“电功、电功率、保险丝的熔断电流和电路中交流电表的读数”,想 到“有效值”。 (4)看到“通过电路的电荷量”,想到“平均值”。
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课时作业(七)
4.感应电荷量的两种求法
(1)当回路中的磁通量发生变化时,由于感应电场的作用使电荷发生定向移动
而形成感应电流。通过的电荷量表达式为 q=IΔt=n ΔΦ ·Δt=nΔΦ。
ΔtR总
R总
(2)导体切割磁感线运动通过的电荷量 q 满足的关系式:-B I lΔt=-Blq=

2020届高中物理二轮总复习《电磁感应》考点专攻与强化训练(PDF版无答案)

2020届高中物理二轮总复习《电磁感应》考点专攻与强化训练(PDF版无答案)

2020届高中物理二轮总复习考点专攻与强化训练试卷满分:110分命题人:嬴本德第I 卷(选择题)一、单选题:本题共10小题,每小题3分,共30分。

在每个小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。

1.如图所示,均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置,当a 绕O 点在其所在平面内旋转时,b 中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a ()A .顺时针加速旋转B .顺时针减速旋转C .逆时针加速旋转D .逆时针减速旋转2.如图所示,电源的电动势为E ,内阻r 不能忽略.A 、B 是两个相同的小灯泡,L 是一个自感系数相当大的线圈.关于这个电路的以下说法正确的是()A .开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A 灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定B .开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B 灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定C .开关由闭合到断开瞬间,A 灯闪亮一下再熄灭D .开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过A 灯3.如图所示,线圈两端与电阻和电容器相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的S 极朝下.在将磁铁的S 极插入线圈的过程中()A .通过电阻的感应电流的方向由a 到b ,线圈与磁铁相互排斥B .通过电阻的感应电流的方向由b 到a ,线圈与磁铁相互排斥C .电容器的B 极板带正电,线圈与磁铁相互吸引D .电容器的B 极板带负电,线圈与磁铁相互排斥4.如图所示,在垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd ,现将导体框分别以v 、3v 速度朝两个方向匀速拉出磁场,则导体框分别从两个方向移出磁场的过程中()A .导体框所受安培力方向相同B .导体框中产生的焦耳热相同C .导体框ad 边两端电势差相等D .通过导体框截面的电荷量相同5.矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直.规定磁场的正方向垂直于纸面向里,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流i 的正方向,则下列i -t 图象中正确的是()6.矩形线圈abcd ,长ab=20cm ,宽bc=10cm ,匝数n=200,线圈回路总电阻R=5Ω,整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过.若匀强磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图所示,则()A .线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B .线圈回路中产生的感应电流为0.2AC .当t=0.3s 时,线圈的ab 边所受的安培力大小为0.016ND .在1min 内线圈回路产生的焦耳热为48J7.如图所示,间距为L 、电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R 的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m 、电阻也为R 的金属棒,金属棒与导轨接触良好,整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v 沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过金属棒某横截面的电荷量为q .下列说法正确的是()A .金属棒在导轨上做匀减速运动B .整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR BL C .整个过程中金属棒克服安培力做的功为12mv 2D .整个过程中电阻R 上产生的焦耳热为12mv 28.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L ,底端接阻值为R 的电阻.将质量为m ,电阻也为R 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在的平面与磁感应强度为B 的磁场垂直,如图所示,除金属棒和电阻R 外,其余电阻不计.现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则以下结论错误的是()A .金属棒向下运动时,流过电阻R 的电流方向为b →aB .最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡C .金属棒的速度为v 时,所受的安培力大小为RvL B 22D .金属棒的速度为v 时,金属棒两端的电势差为BLv 219.如图所示,垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为B ,宽度为L .光滑金属导轨OM 、ON 固定在桌面上,O 点位于磁场的左边界,OM 、ON 与磁场左边界成45°角.金属棒ab 放在导轨上,且与磁场的右边界重合;t=0时,金属棒在水平向左的外力F 作用下以加速度a 从静止开始向左做匀加速直线运动,直至通过磁场.已知OM 、ON 接触处O 点的接触电阻为R ,其余电阻不计,则()A .金属棒ab 中的感应电流方向为从a 到bB .在t=2L a时间内,通过金属棒ab 截面的电荷量为Q=BL 2R C .在t=2La时间内,外力F 的大小随时间均匀变化D .在t=2La时间内,流过金属棒ab 的电流大小随时间均匀变化10.如图甲所示,abcd 是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m ,电阻为R ,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN 和PQ 是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc 边平行,磁场方向垂直于线框平面向里.现使金属线框从MN 上方某一高度处由静止开始下落,如图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v -t 图象,图中字母均为已知量.重力加速度为g ,不计空气阻力,下列说法错误..的是()A .金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba 方向B .金属线框的边长为v 1(t 2-t 1)C .磁场的磁感应强度为)(1121t t v mgRv 1D .金属线框在0~t 4的时间内所产生的热量为2mgv 1(t 2-t 1)+12m (v 23-v 22)二、多选题:本题共6小题,每小题6分,共36分。

2020年高考物理二轮复习经典试题: 电磁感应规律及其应用 Word版含解析 Word版含答案

2020年高考物理二轮复习经典试题: 电磁感应规律及其应用 Word版含解析 Word版含答案

2022年高考物理二轮复习经典试题电磁感应规律及其应用一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分,其中第2、3、4、5、7、8小题为多选题.)1.[2021·湖北七市联考]奥斯特发觉了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间存在着某种联系,法拉第发觉了电磁感应定律,使人们对电和磁内在联系的生疏更加完善.关于电磁感应,下列说法中正确的是()A. 运动的磁铁能够使四周静止的线圈中产生电流B. 静止导线中的恒定电流可以使四周静止的线圈中产生电流C. 静止的磁铁不行以使四周运动的线圈中产生电流D. 运动导线上的恒定电流不行以使四周静止的线圈中产生电流解析:依据感应电流产生条件,运动的磁铁能够使四周静止的闭合线圈中产生电流,选项A正确.静止导线中的恒定电流不行以使四周静止的线圈中产生电流,选项B错误.静止的磁铁可以使四周运动的闭合线圈中产生电流,选项C错误.运动导线上的恒定电流可以使四周静止的闭合线圈中产生电流,选项D错误.答案:A2.[2021·武汉调研]如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图,铁芯上有两个线圈A和B,线圈A跟电源连接,线圈B的两端接在一起,构成一个闭合回路.下列说法正确的是()A. 闭合开关S时,B中产生图示方向的感应电流B. 闭合开关S时,B中产生与图示方向相反的感应电流C. 断开开关S时,电磁铁会连续吸住衔铁D一小段时间D. 断开开关S时,弹簧K马上将衔铁D拉起解析:闭合开关S时,线圈B的磁通量增大,由楞次定律知,线圈B中产生与图示方向相反的感应电流,选项A错误,B正确;断开开关S时,线圈B中的磁通量减小,线圈B产生感应电流,感应电流的磁场连续吸引衔铁D一小段时间,选项C正确,D错误.答案:BC3.如图,水平的平行虚线间距为d=60 cm,其间有沿水平方向的匀强磁场.一个阻值为R的正方形金属线圈边长l<d,线圈质量m=100 g.线圈在磁场上方某一高度处由静止释放,保持线圈平面与磁场方向垂直,其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等.不计空气阻力,取g =10 m/s 2.则( )A. 线圈下边缘刚进磁场时加速度最小B. 线圈进入磁场过程中产生的电热为0.6 JC. 线圈在进入磁场和穿出磁场的过程中,电流均为逆时针方向D. 线圈在进入磁场和穿出磁场的过程中,通过导线截面的电荷量相等 解析:由于线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等,且线圈全部在磁场中运动时有一段加速阶段,则可推断出线圈下边缘刚进入磁场时安培力大于重力,线圈做减速运动,加速度渐渐减小,选项A 错误;线圈进入磁场过程中,由能量守恒定律得Q =ΔE p =mgd =0.1×10×0.6 J =0.6 J ,选项B 正确;线圈进入磁场过程中电流为逆时针方向,线圈离开磁场过程中,电流为顺时针方向,选项C 错误;线圈进入磁场和穿出磁场过程中,通过导线截面的电荷量均为q =Bl 2R ,选项D 正确.答案:BD4.上海磁悬浮列车于2003年10月1日正式运营.如图所示为其磁悬浮原理,B 是用高温超导材料制成的超导圆环,A 是圆柱形磁铁,将超导圆环B 水平放在磁铁A 上,它就能在磁场力作用下悬浮在磁铁A 的上方空中.以下推断正确的是( )A. 在B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流,当稳定后,感应电流消逝B. 在B 放入磁场的过程中,B 中将产生感应电流,当稳定后,感应电流仍存在C. 在B 放入磁场的过程中,如B 中感应电流方向如图所示,则A 的N 极朝上D. 在B 放入磁场的过程中,如B 中感应电流方向如图所示,则A 的S 极朝上解析:当B 环靠近A 时,穿过B 环中的磁通量增大,在该环中会产生感应电流.由于超导体(电阻率为零)没有电阻,所以B 环中的电流不会变小,永久存在,故选项A 错、B 对;由安培定则可推断出B 环的下面是N 极,因此A 的N 极朝上,故选项C 对、D 错.答案:BC5.如图所示,正方形匀强磁场区域内,有一个正方形导线框abcd ,导线粗细均匀,导线框平面与磁感线垂直,导线框各边分别与磁场边界平行.第一次将导线框垂直磁场边界以速度v 匀速拉出磁场,其次次朝另一个方向垂直磁场边界以速度3v 匀速拉出磁场,则将导线框两次拉出磁场的过程中( )A. 导线框中产生的感应电流方向相同B. 导线框中产生的焦耳热相同C. 导线框ad 边两端电势差相同D. 通过导线横截面的电量相同。

2020届高考物理二轮复习常考题型大通关 电磁感应问题分析(带解析)

2020届高考物理二轮复习常考题型大通关    电磁感应问题分析(带解析)

如图所示,磁感应强度为 B = 1T。在外力作用下,棒以一定的初速度向左做直线运
质量为 m=0.5kg、单位长度电阻为 r0 2的直角折形导体棒放置于在导轨上,导体
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给我一个支点,可以撬起整个地球。——阿基米德
棒 的 两条 边 分 别 与 ab 和 ac 边 互 相 平 行 。 棒 与 a b 、 a c 交 点 A、B 间 的
距离为 2.5 m,aA = aB,导轨右侧空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场分布
R
8、如下图所示,两光滑平行导电导轨 AB 、CD 水平放置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,
磁场与导轨所在平面垂直。已 X 知金属棒 ab 能沿垂直导轨方向自由移动,且导轨一端跨接
一个定值电阻 R ,金属棒与导轨电阻均不计。现将金属棒沿导轨以初速度 v0 。开始向右拉
动,若保持拉力恒定不变,经过 t1时间后金属棒速度变为 v,加速度为 a1 ,最终以速度 2 v做匀
A.导体棒 ab 刚获得速度 v0 时受到的安培力大小为 B2L2v0 R
B.两导体棒最终将以 v0 的速度沿导轨向右匀速运动 2
C.两导体棒运动的整个过程中产生的热量为
1 4
mv02
D.当导体棒
ab
的速度变为
3 4
v0
时,导体棒
cd
的加速度大小为
3B2 L2v0 8mR
10、如图所示 边垂直。将
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给我一个支点,可以撬起整个地球。——阿基米德
6、如图,由某种粗细均匀的总电阻为 5R 的金属条制成的矩形线框 abcd,固定在水平面 内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中.一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ,在水平拉力 作用下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动,滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直,且与线框接触良好, 不计摩擦.在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的全过程中( )

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁感应定律及应用》(解析版)

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁感应定律及应用》(解析版)

2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁感应定律及应用》一 单项选择题1.如图所示,直角坐标系xOy 的二、四象限有垂直坐标系向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B ,在第三象限有垂直坐标系向外的匀强磁场,磁感应强度大小为2B .现将半径为L 、圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ 在外力作用下以恒定角速度绕O 点在纸面内沿逆时针方向匀速转动.t =0时刻线框在图示位置,设电流逆时针方向为正方向.则下列关于导线框中的电流随时间变化的图线,正确的是( )【解析】根据楞次定律,线框从第一象限进入第二象限时,电流方向是正方向,设导线框的电阻为R ,角速度为ω,则电流大小为BωL 22R,从第二象限进入第三象限时,电流方向是负方向,电流大小为3BωL 22R,从第三象限进入第四象限时,电流方向是正方向,电流大小是3BωL 22R ,线框从第四象限进入第一象限时,电流方向是负方向,电流大小为BωL 22R,B 选项正确.【答案】B2.法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机.如图所示,紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路.转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转.下列说法正确的是( )A .回路中电流大小变化,方向不变B .回路中电流大小不变,方向变化C .回路中电流的大小和方向都周期性变化D .回路中电流方向不变,从b 导线流进电流表【答案】D【解析】铜盘转动产生的感应电动势为:E =12BL 2ω,B 、L 、ω不变,E 不变,电流:I =E R =BL 2ω2R,电流大小恒定不变,由右手定则可知,回路中电流方向不变,从b 导线流进电流表,故A 、B 、C 错误,D 正确.3.如图所示,铜线圈水平固定在铁架台上,铜线圈的两端连接在电流传感器上,传感器与数据采集器相连,采集的数据可通过计算机处理,从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后,沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流-时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态,且所受空气阻力可忽略不计.则下列说法中正确的是( )A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同,其他实验条件均相同,则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下【答案】C【解析】由乙图中的电流峰值大于甲中电流峰值,可知乙实验的电磁感应现象更明显,故乙实验中的高度更高或磁铁磁性更强,A 、B 错误;电流峰值越大,产生的焦耳热越多,损失的机械能越大,故C 正确;整个过程中,磁铁所受的磁场力都是阻碍磁铁运动,故磁场力一直向上,D 错误.4.如图所示,用均匀导线做成边长为0.2 m 的正方形线框,线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中.当磁场以20 T/s 的变化率增强时,a 、b 两点间电势差的大小为U ,则( )A.φa <φb ,U =0.2 VB.φa >φb ,U =0.2 VC.φa <φb ,U =0.4 VD.φa >φb ,U =0.4 V【答案】A【解析】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流产生,把左半部分线框看成电源,其电动势为E ,内电阻为r 2,画出等效电路如图所示.则a 、b 两点间的电势差即为电源的路端电压,设l 是边长,且依题意知:ΔB Δt=20 T/s. 由法拉第电磁感应定律,得:E =N ΔB ·S Δt =1×20×0.2×0.22V =0.4 V 所以有:U =IR =E r 2+r 2×r 2=0.2 V , 由于a 点电势低于b 点电势,故有:U ab =-0.2 V .5.如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。

2020年高考物理计算题强化专练-电磁综合含答案

2020年高考物理计算题强化专练-电磁综合含答案

计算题强化专练-电磁综合一、综合题(本大题共5小题,共92.0分)1.如图所示,在xoy平面内的第一象限内,x=4d处竖直放置一长为l=4d粒子吸收板AB,在AB左侧存在垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场.在原点O处有一粒子源,可沿y轴正向射出质量为m、电量为+q的不同速率的带电粒子,不计粒子的重力.(1)若射出的粒子能打在AB板上,求粒子速率v的范围;(2)若在点C(8d,0)处放置一粒子回收器,在B、C间放一挡板(粒子与挡板碰撞无能量损失),为回收恰从B点进入AB右侧区间的粒子,需在AB右侧加一垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出).求此磁场磁感应强度的大小和此类粒子从O点发射到进入回收器所用的时间.2.如题甲图所示,两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上,导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接,导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场。

质量m=0.2kg 的金属杆垂直置于导轨上,与导轨接触良好,导轨与金属杆的电阻可忽略。

杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动,并始终与导轨垂直,其v-t图像如题乙图所示。

在15s末撤去拉力,同时磁感应强度随时间变化,使金属杆中电流为零。

金属杆运动过程中与导轨间摩擦力保持不变。

求:(1)金属杆所受的拉力的大小;(2)0-15s内匀强磁场的磁感应强度大小;(3)撤去恒定拉力之后,磁感应强度B与时间t的关系式.3.如图所示,以竖直线AN为界,左侧空间有水平向右的匀强电场,右侧空间有竖直向上的匀强电场和垂直纸面水平向外的匀强磁场。

在左侧空间O点用长为L的不可伸长的轻质绝缘细绳悬挂质量为m、带电荷量为q的小球。

现使细绳拉直,从A 点静止释放小球,小球绕O点做圆周运动,到达B点时速度最大。

已知A与竖直方向夹角θ1=30°,OB与竖直方向夹角θ2=60°,左右两侧空间电场强度大小之比为E1:E2=:1,重力加速度为g。

(1)求左侧空间电场强度大小及小球运动到B点时的速度大小;(2)若小球运动到B点时,细绳突然断开,小球运动一段时间后,从MN边界上某点进入右侧空间运动,然后又从MN边界上另一点回到左侧空间运动,最后到达OB连线上某点P时速度变为零,求小球从进入右侧空间开始到运动至P点的总时间。

2020高考物理二轮专题复习:磁场(通用型)练习和答案

2020高考物理二轮专题复习:磁场(通用型)练习和答案

2020届高考物理磁场(通用型)练习及答案**磁场**一、选择题1、现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。

质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。

若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。

此离子和质子的质量比约为 ( )A.11B.12C.121D.1442、如图所示,一个边长为L的正方形金属框竖直放置,各边电阻相同,金属框放置在磁感应强度大小为B、方向垂直金属框平面向里的匀强磁场中。

若A、B 两端与导线相连,由A到B通以如图所示方向的电流(由A点流入,从B点流出),流过AB边的电流为I,则金属框受到的安培力大小和方向分别为()A.2BIL,竖直向下B.43BIL,竖直向上C.BIL,竖直向上D.34BIL,竖直向下3、如图所示,蹄形磁铁用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是()A.静止不动B.向纸外平动C.N极向纸外,S极向纸内转动D.N极向纸内,S极向纸外转动4、(2019·临沂市一模)1876年美国物理学家罗兰完成了著名的“罗兰实验”。

罗兰把大量的负电荷加在一个橡胶圆盘上,然后在圆盘附近悬挂了一个小磁针,将圆盘绕中心轴按如图所示方向高速旋转时,就会发现小磁针发生偏转。

忽略地磁场对小磁针的影响,则下列说法错误的是()A.小磁针发生偏转的原因是橡胶圆盘上产生了感应电流B.小磁针发生偏转说明了电荷的运动会产生磁场C.当小磁针位于圆盘的左上方时,它的N极向左侧偏转D.当小磁针位于圆盘的左下方时,它的N极向右侧偏转5、如图所示,一个理想边界为PQ、MN的匀强磁场区域,磁场宽度为d,方向垂直纸面向里。

一电子从O点沿纸面垂直PQ以速度v0进入磁场。

若电子在磁场中运动的轨迹半径为2d。

高考物理二轮复习专题电磁感应讲含解析.doc

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电磁感应4.错误!未指定书签。

纵观近几年高考试题,预测2019年物理高考试题还会考:1.高考命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向的判定和法拉第电磁感应定律的应用,与电路、力学、能量及动量等知识相联系的综合及图象问题(如Φ-t图象、B-t图象和i-t图象)等时有出现,要高度重视,法拉第电磁感应定律、楞次定律一直是高考命题的热点。

2.本专题因难度大、涉及知识点多、综合能力强,主要的题型还是杆+导轨模型问题,线圈穿过有界磁场问题,综合试题还会涉及力和运动、能量守恒等知识,还可能以科学技术的具体问题为背景,考查运用知识解决实际问题的能力。

错误!未指定书签。

考向01 法拉第电磁感应定律和楞次定律1.讲高考(1)考纲要求知道电磁感应现象产生的条件;理解磁通量及磁通量变化的含义,并能计算;掌握楞次定律和右手定则的应用,并能判断感应电流的方向及相关导体的运动方向;能应用法拉第电磁感应定律、公式E =Blv 计算感应电动势.2.理解自感、涡流的产生,并能分析实际应用。

考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 考点定位】考查了楞次定律的应用、导体切割磁感线运动【方法技巧】在分析导体切割磁感线运动、计算电动势时,一定要注意导体切割磁感线的有效长度,在计算交变电流的有效值时,一定要注意三个相同:相同电阻,相同时间,相同热量。

2.讲基础 (1)电磁感应现象① 产生感应电流的条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化.② 能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能. (2) 楞次定律①内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. ②适用情况:所有的电磁感应现象.③右手定则:适用情况:导体棒切割磁感线产生感应电流. (3)法拉第电磁感应定律 ①法拉第电磁感应定律的公式tnE ∆∆Φ=. ②导体切割磁感线的情形:则E =Blv sin_θ.(运动速度v 和磁感线方向夹角为);E =Blv .(运动速度v 和磁感线方向垂直);导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E =Bl v =12Bl 2ω(平均速度等于中点位置线速度12l ω). 3.讲典例案例1.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m 的铜质矩形线圈。

2020高考物理二轮复习高分突破:高考题型一 专项练7 电磁感应 Word版含解析

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第 1 页 共 6 页专项练7 电磁感应1.(多选)用导线绕一圆环,环内有一用同样导线折成的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图所示。

把它们放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里。

当磁场均匀减弱时( )A.圆环和线框中的电流方向都为顺时针B.圆环和线框中的电流方向都为逆时针C.圆环和线框中的电流大小之比为∶12D.圆环和线框中的电流大小之比为2∶12.(2019天津耀华中学诊断)如图所示,一个U 形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab ,有一磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过导轨平面,且与竖直方向的夹角为θ。

在下列过程中,一定能在导轨与导体棒构成的回路中产生感应电流的是( )A.ab 向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B 减小,θ同时也减小C.ab 向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab 向右运动,同时增大磁感应强度B 和θ(0°<θ<90°)第 2 页 共 6 页3.(多选)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着磁感应强度大小均为B 的匀强磁场,磁场方向垂直斜面向上,磁场的宽度为2L 。

一边长为L 的正方形导体线圈,由静止开始沿斜面下滑,当ab 边刚越过GH 进入磁场瞬间和刚越过MN 穿出磁场瞬间速度刚好相等。

从ab 边刚越过GH 处开始计时,规定沿斜面向上为安培力的正方向,则线框运动的速率v 与线框所受安培力F 随时间变化的图线中,可能正确的是( )4.(多选)(2019湖南衡阳八中模拟)如图所示,均匀金属圆环的总电阻为4R ,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环,金属杆OM 的长为l ,阻值为R ,M 端与环接触良好,绕过圆心O 的转轴以恒定的角速度第 3 页 共 6 页ω顺时针转动。

阻值为R 的电阻一端用导线和环上的A 点连接,A 点位于O 点的正下方,另一端和转轴O 处的端点相连接。

下列判断正确的是( )A.金属杆OM 旋转产生的感应电动势恒为Bl 2ω2B.通过电阻R 的电流的最小值为,方向从Q 到PBl 2ω8R C.通过电阻R 的电流的最大值为,且P 、Q 两点电势满足φP >φQBl 2ω4R D.O 、M 两点间电势差绝对值的最大值为Bl 2ω35.如图甲所示,单匝矩形线圈abcd 垂直固定在匀强磁场中。

2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化(7)磁场A

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磁场A1、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的,军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体,当军舰接近磁性水雷时,就会引起水雷的爆炸,如图所示,其依据是( )A.磁体的吸铁性B.磁极间的相互作用规律C.电荷间的相互作用规律D.磁场具有方向性2、如图所示,宇宙射线中存在高能带电粒子,假如这些粒子到达地球表面,就会给地球上的生物带来危害,根据地磁场的分布特点,判断下列说法中正确的是( )A.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在南北两极最强,赤道附近最弱B.地磁场对直射地球的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强,南北两极最弱C.地磁场对宇宙射线的阻挡作用在地球周围各处相同D.地磁场对宇宙射线无阻挡作用3、电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示。

两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上。

当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零。

下列说法正确的是( )A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力4、平面OM 和平面ON 之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM 上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向垂直于纸面向外。

一带电粒子的质量为m ,电荷量为q (q >0)。

粒子沿纸面以大小为v 的速度从OM 的某点向左上方射入磁场,速度与OM 成30°角。

已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON 只有一个交点,并从OM 上另一点射出磁场。

不计粒子重力。

则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O 的距离为( )A.2mv qB 2mv qB D.4mv qB5、如图甲、乙、丙、丁四幅图所示,当闭合开关后,判断通电导线周围的磁场中小磁针a b 、静止时N 极的指向,正确的是( )A.外、里;里、外;右、左;上、下B.里、外;外、里;右、左;上、下C.外、里;里、外;左、右;上、下D.外、里;里、外;右、左;下、上6、如图,等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面 与磁感应强度方向垂直,线框顶点M 、N 与直流电源两端相接,已知导体棒MN 受到的安培力大小为F ,则线框LMN 受到的安培力的大小为( )A .2FB .1.5FC .0.5FD .07、如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图.由电子枪产生电子束,玻璃泡内充有稀薄的气体,在电子束通过时能够显示电子的径迹.前后两个励磁线圈之间产生匀强磁场,磁场方向与两个线圈中心的连线平行.电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压U 和励磁线圈的电流I 来调节.适当调节U 和I ,玻璃泡中就会出现电子束的圆形径迹.下列调节方式中,一定让圆形径迹半径增大的是( )A.同时增大U 和IB.同时减小U 和IC.增大U ,减小ID.减小U ,增大I8、如图所示,场强E 的方向竖直向下,磁感应强度1B 的方向垂直于纸面向里,磁感应强度2B 的方向垂直于纸面向外,在S 处有四个二价正离子,甲、乙、丙、丁垂直于场强E 和磁感应强度1B 的方向射入,若四个离子质量==m m m m <甲乙丁丙,初速度v v v v <=<甲乙丁丙。

2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化(17)电磁波

2020届高考物理二轮复习电磁学专题强化(17)电磁波

电磁波1、验钞机发出的光能使钞票上的焚光物质发光,电视机、空调的遥控器发出的光能控制电视机、空调的工作状态。

对于它们发出的光,以下判断正确的是( ) A.它们发出的都是红外线 B.它们发出的都是紫外线C.验钞机发出的是红外线,遥控器发出的是紫外线D.验钞机发出的是紫外线,遥控器发出的是红外线2、调节收音机的调谐回路时,可变电容器的动片从全部旋入到完全旋出仍接收不到某较高频率的电台信号,为接收到该电台信号,则应( ) A.加大电源电压B.减小电源电压C.增加谐振线圈的圈数D.减小谐振线圈的圈数3、某电路中电场强度随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的是( )A. B.C.D.4、雷达是利用电磁波来测定物体位置和速度的设备,它可以向一定方向发射电磁波脉冲,当电磁波脉冲遇到障碍物时会发生反射。

雷达在发射和接收到反射回来的电磁波脉冲时,在监视屏上将对应呈现出一个尖形波。

某防空雷达发射的电磁波频率4310MHz f =⨯,如果雷达监视屏上显示某次发射和接收的尖形波如图所示(相邻刻线间表示的时间间隔为51.010s -⨯.则被监视的目标到雷达的距离以及该雷达发出的电磁波的波长分别为( )A.30km,0.10mB.15km,1.0cmC.30km,1.0mD.15km,10m 5、如图所示,LC 振荡电路中电容器的电容为C ,线圈的自感系数为L ,电容器在图示时刻的电荷量为Q 。

若图示时刻电容器正在放电,至放电完毕所需时间为13若图示时刻电容器正在充电,则充电至最大电荷量时间为( )A.12B.13 C.16 D.236、为了体现高考的公平、 公正,高考时在考场使用手机信号屏蔽器,该屏蔽器在工作过程中以一定的速度由低端频率向高端频率扫描。

该扫描可以在手机接收报文信号时形成乱码干扰,使手机不能检测从基站发出的正常数据、不能与基站建立连接,以达到屏蔽手机信号的目的,手机表现为搜索网络、无信号等现象。

由以上信息可知( ) A.由于手机信号屏蔽器的作用,考场内没有电磁波了 B.电磁波必须在介质中才能传播C.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内D.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的的 7、某长直导线中分别通以如图所示的电流,则下列说法中正确的是( )A.图①所示电流周围产生匀强磁场B.图②所示电流周围的磁场是稳定的C. 图③所示电流周围各点的磁场方向在10~t 时间内与12~t t 时间内的方向是相反的D.图④所示电流周围的磁场先变强再变弱,磁场中各点的磁感应强度方向不变8、臭氧层被誉为地球上生物生存繁衍的保护伞,但是科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞,现在臭氧层破坏面积已达2400万平方公里,北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。

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第4讲 加试第23题 电磁感应规律的综合应用题型1 电磁感应中的动力学问题1.基本特点导体棒运动产生感应电动势→感应电流→通电导体棒受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化……周而复始地循环,最终导体棒的加速度等于零,导体棒达到稳定运动状态,要抓住a =0时速度v 达到最大的特点. 2.基本思路例1 如图1所示,竖直平面内有两个半径为r 、光滑的14圆弧形金属环,在M 、N 处分别与距离为2r 、足够长的平行光滑金属导轨ME 、NF 相接,金属环最高点A 处断开不接触.金属导轨ME 、NF 的最远端EF 之间接有电阻为R 的小灯泡L.在MN 上方及CD 下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B ,磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离为h .现有质量为m 的导体棒ab ,从金属环的最高点A 处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与金属及轨道接触良好.已知导体棒下落r2时向下的加速度为a .导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡亮度始终不变.重力加速度为g .导体棒、轨道、金属环的电阻均不计.求:图1(1)导体棒从A 处下落r2时的速度v 1大小;(2)导体棒下落到MN 处时的速度v 2大小;(3)将磁场Ⅱ的CD 边界下移一小段距离,分析导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡的亮度变化情况,并说明原因. 答案 (1)m (g -a )R3B 2r2(2)(mgR4B 2r2)2-2gh (3)见解析解析 (1)导体棒下落r2时,导体棒切割磁感线的有效长度为3r导体棒内产生的感应电动势:E =3Brv 1 回路中产生的感应电流:I =E R=3Brv 1R根据牛顿第二定律得:mg -BI ·3r =ma得v 1=m (g -a )R3B 2r2(2)导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡亮度始终不变,说明导体棒受力平衡,匀速下落,设此时导体棒的速度为v 3,则:mg =F 安=B B ·2r ·v 3R ·2r =4B 2r 2v 3R解得v 3=mgR4B 2r2 从MN 下落到CD ,v 22+2gh =v 32得v 2=v 32-2gh =(mgR4B 2r2)2-2gh (3)CD 边界下移一段距离,导体棒ab 进入磁场Ⅱ时速度大于v 3,mg <F 安,导体棒做加速度逐渐减小的减速运动,速度减小,感应电动势减小,感应电流减小,电功率减小,亮度减小,最后mg =F 安,导体棒做匀速运动,亮度不变.1.(2018·金华市十校联考)如图2甲所示,一个电阻值为R 、匝数为n 的圆形金属线圈(图中只画出1匝)与一个正方形金属框abcd 连接成闭合回路.圆形金属线圈的半径为r 1,在线圈里面半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小B 1与时间t 关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0.正方形金属框abcd 的质量为m ,每条边的长度和阻值分别为L 和R ,放置于竖直平面内,金属框两顶点a 、b 通过导线与圆形金属线圈的两端点相连,金属框abcd 所在的空间存在有垂直金属框水平向外的匀强磁场,金属框恰好处于静止状态.导线电阻不计,导线对a 、b 点的作用力不计,重力加速度为g .求t 1时刻:图2(1)通过金属框ab 边的电流方向; (2)通过金属框ab 边的电流大小;(3)金属框所在处匀强磁场的磁感应强度B 2大小.答案 (1)b 流向a (2)3n πB 0r 227Rt 0 (3)7mgRt 04Ln πB 0r 22解析 (1)金属框恰好处于静止状态,所受安培力与重力平衡,根据左手定则判定,通过金属框ab 边上的电流方向为b 流向a .(2)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为E =n ΔΦΔt =n πr 22ΔB Δt =n πB 0r 22t 0由闭合电路欧姆定律得,通过导线的总电流大小为 I =E74R =4E 7R =4n πB 0r 227Rt 0 通过金属框ab 边的电流大小I ab =34I =3n πB 0r 227Rt 0(3)通过金属框cd 边的电流大小I cd =14I =n πB 0r 227Rt 0金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mg =B 2I ab L +B 2I cd L联立解得B 2=7mgRt 04Ln πB 0r 22题型2 电磁感应中的动力学和能量问题1.电磁感应现象遵守能量守恒定律,电磁感应现象中产生的电能,一定是由其他形式的能转化而来的,从电磁感应现象产生的机理来区分,分为两种情况:(1)单纯的磁场变化:磁能→电能→电路中的内能(或其他形式的能); (2)导体切割磁感线:机械能→电能→电路中的内能(或其他形式的能).2.导体切割磁感线而产生的电能,必定等于导体克服安培力做的功,即产生的电能是用克服安培力做的功来量度的.3.从能量转化的角度分析电磁感应过程,必须牢牢抓住能量守恒这一基本规律.分析的基本思路是: 受力分析→弄清哪些力做功,做正功还是负功→明确有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减→由能量守恒定律列方程求解.例2 (2018·慈溪市期末)如图3甲所示,弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置,形成左右两导轨平面,左导轨平面与水平面成53°角,右导轨平面与水平面成37°角,两导轨相距L =0.2 m ,电阻不计.质量均为m =0.1 kg ,电阻均为R =0.1 Ω的金属杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路,金属杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5,整个装置处于磁感应强度大小为B =1.0 T ,方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中.t =0时刻开始,ab 杆以初速度v 1沿右导轨平面下滑.t =1 s 时刻开始,对ab 杆施加一垂直ab 杆且平行右导轨平面向下的力F ,使ab 开始做匀加速直线运动.cd 杆运动的v -t 图象如图乙所示(其中第1 s 、第3 s 内图线为直线).若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好,g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:图3(1)在第1 s 内cd 杆受到的安培力的大小; (2)ab 杆的初速度v 1的大小;(3)若第2 s 内力F 所做的功为9 J ,求第2 s 内cd 杆所产生的焦耳热. 答案 (1)0.2 N (2)1 m/s (3)3 J解析 (1)ab 杆沿右侧导轨下滑,根据右手定则可知ab 杆中感应电流由a 到b ,则cd 杆中电流由d 到c ,根据左手定则可知cd 杆受到的安培力垂直于左侧导轨向下. 根据v -t 图象可知,cd 杆在第1 s 内的加速度a 1=Δv Δt=4 m/s 2对cd 杆受力分析,根据牛顿第二定律,有mg sin 53°-μ(mg cos 53°+F 安)=ma 1解得安培力F 安=0.2 N (2)对cd 杆:安培力F 安=BIL 回路中电流I =F 安BL=1 A 对ab 杆:感应电动势E =I ·2R =0.2 V 根据法拉第电磁感应定律E =BLv 1 解得:ab 杆的初速度v 1=E BL=1 m/s(3)根据题图v -t 图象可知,cd 杆在第3 s 内做匀减速运动,加速度a 2=Δv Δt =-4 m/s 2对cd 杆受力分析,根据牛顿第二定律,有mg sin 53°-μ(mg cos 53°+F 安′)=ma 2解得安培力F 安′=1.8 N由F 安′=BI ′L =BE ′L 2R =B 2L 2v 22R可得2 s 时ab 杆的速度v 2=2F 安′RB 2L2=9 m/s第1 s 内,对ab 杆受力分析,有mg sin 37°-μmg cos 37°-BIL =0, 则第1 s 内ab 杆匀速运动.第2 s 内ab 杆做匀加速运动,ab 杆的位移x 2=12(v 1+v 2)t =5 m对ab 杆,根据动能定理,有W F +mgx 2sin 37°-μmgx 2cos 37°+W 安=12mv 22-12mv 12解得安培力做功W 安=-6 J 回路中产生的焦耳热Q =-W 安=2Q cd 故第2 s 内cd 杆所产生的焦耳热Q cd =3 J2.(2018·诺丁汉大学附中期中)如图4甲所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN 、PQ 被固定在水平面上,导轨间距L =0.6 m ,两导轨的左端用导线连接电阻R 1及理想电压表,电阻r =2 Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB 处;右端用导线连接电阻R 2,已知R 1=2 Ω,R 2=1 Ω,导轨及导线电阻均不计.在矩形区域CDEF 内有竖直向上的磁场,CE =0.2 m ,磁感应强度随时间的变化如图乙所示.在t =0时刻开始,对金属棒施加一水平向右的恒力F ,从金属棒开始运动直到离开磁场区域的整个过程中电压表的示数保持不变.求:图4(1)t =0.1 s 时电压表的示数; (2)恒力F 的大小;(3)从t =0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q . 答案 (1)0.3 V (2)0.27 N (3)0.09 J解析 (1)设磁场宽度为d =CE ,在0~0.2 s 的时间内,有E =ΔΦΔtE =ΔBΔtLd =0.6 V 此时,R 1与金属棒r 并联,再与R 2串联R =R 并+R 2=2 Ω得U =E RR 并=0.3 V (2)金属棒进入磁场后,有I ′=U R 1+UR 2=0.45 AF A =BI ′L即F A =1×0.45×0.6 N=0.27 N由于金属棒进入磁场后电压表示数始终不变,所以金属棒做匀速运动,有F =F A得F =0.27 N(3)金属棒在0~0.2 s 的运动时间内,有Q 1=E 2Rt =0.036 J金属棒进入磁场后,因电压表示数保持不变,故切割磁感线速度v 不变,则W F +W A =0W F =F ·d =0.27×0.2 J=0.054 J根据能量转化规律Q 2=-W A =0.054 J 故Q 总=Q 1+Q 2=0.09 J3.(2018·绍兴市选考诊断)某兴趣小组设计了一种利用开、关门来发电的装置,如图5甲所示.门ABCD 可绕AD 轴无摩擦转动90°,其BC 边是质量m =2 kg 、电阻r =5 Ω的金属条,门的其他部分为绝缘体且质量忽略不计,AB =1 m ,BC =2 m ,金属条B 、C 两端用导线连接电阻R =5 Ω的小灯泡组成闭合回路,门角B 点与墙面间连有一轻质弹簧(图中未画出).门关闭时,门边BC 处于Ⅰ位置,此时弹簧处于原长;门打开90°时,门边BC 处于Ⅳ位置,此时弹簧拉伸最长.在门边BC 转动路径的Ⅱ到Ⅲ位置区域,存在高2米、圆心角为45°的柱形辐向磁场区域AMNFDAE ,如图乙所示.BC 边转动路径附近的磁感应强度为B =1 T .现用力推门,使门从Ⅰ位置由静止开始转动,以恒定的角速度ω=1 rad/s 经过磁场区域,当门边BC 转过Ⅲ时撤去F ,门刚好能转过90°到达Ⅳ位置而速度减为0,此后又在弹簧作用下被弹回,直至关闭,已知此过程中推力做功为W F =1.5 J .其中π取3.图5(1)门边BC 刚转到Ⅱ位置进入磁场瞬间,通过灯泡的电流方向如何(选答“B →C ”或“C →B ”)? (2)门边BC 刚转到Ⅱ位置进入磁场瞬间,求灯泡两端的电压U ;(3)已知门刚好关闭前的角速度ω=1 rad/s ,求门弹回直至关闭过程中小灯泡消耗的电能. 答案 (1)B →C (2)1 V (3)0.1 J解析 (1)根据右手定则,通过灯泡的电流方向为B →C .(2)门刚好进入磁场时,门BC 边切割磁感线的速度v =ωL AB =1 m/s 产生的电动势E =BLv =1×2×1 V=2 V 回路中电流为I =ER +r =210A =0.2 A 灯泡两端的电压U =IR =1 V(3)在门打开过程中,BC 边克服安培力做功,回路中产生焦耳热Q 1=I 2(R +r )t =0.3 J门关闭前的速度v =ωL AB =1 m/s 此时门边BC 具有的动能E k =12mv 2=1 J整个过程中,根据能量守恒,外力做功转化为焦耳热和门增加的动能 则回路总的焦耳热Q 总=W F -ΔE k =0.5 J因此门弹回直至关闭过程中产生的电能Q 2=Q 总-Q 1=0.2 J 灯泡上消耗的电能Q 灯=Q 22=0.1 J专题强化练1.如图1所示,匀强磁场垂直铜环所在的平面,磁感应强度为B .导体棒A 的一端固定在铜环的圆心O 处,可绕O 匀速转动,与半径分别为r 1、r 2的铜环有良好接触.通过电刷把大小铜环与两水平平行金属板P 、Q 连接成如图所示的电路,R 1、R 2是定值电阻,R 1=R 0,R 2=2R 0.质量为m 、电荷量为q 的带正电小球通过绝缘细线挂在P 、Q 两板间,细线能承受的最大拉力为3mg ,已知:导体棒与铜环电阻不计,P 、Q 两板间距为d ;重力加速度为g .现闭合开关,求:图1(1)当细线对小球的拉力小于mg 时,导体棒A 转动的方向; (2)当细线对小球恰好无拉力时,电路消耗的电功率; (3)细线恰好断裂时,导体棒转动的角速度至少多大. 答案 (1)逆时针 (2)3m 2g 2d 24q 2R 0 (3)6mgdqB (r 12-r 22)解析 (1)当细线对小球的拉力小于mg ,则平行金属板间有向上的电场,即Q 板带正电,由右手定则知导体棒A 沿逆时针方向转动.(2)q U 2d =mg ,U 2=mgd q 电路中的电流I =U 2R 2=mgd2qR 0P 总=I 2R 总=I 2(R 1+R 2)=3m 2g 2d24q 2R 0(3)细线恰好断裂时,F T =3mg ,F T =mg +qU 2′d ,得U 2′=2mgdq所以电动势E =32U 2′=3mgd q ,E =ΔΦΔt =12Bω(r 12-r 22),所以ω=6mgd qB (r 12-r 22)2.(2018·牌头中学期中)如图2所示,两根光滑的平行金属导轨相距为d ,电阻不计,在其左端接有阻值为R 的电阻.MN 为一根长度也为d 、质量为m 、电阻为r 的金属杆,垂直导轨放置,并与导轨接触良好,整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,开始时杆MN 处于静止状态.某时刻(t =0)对杆MN 施加一个平行导轨方向的水平力F ,使之做加速度为a 的匀加速直线运动.(导轨足够长)图2(1)判断M 、N 两端的电势高低; (2)求t =t 1时刻杆MN 两端的电压; (3)求水平力F 随时间t 变化的关系式.答案 (1)φM >φN (2)BdRat 1R +r (3)F =B 2d 2atR +r+ma解析 (1)由右手定则可知,φM >φN (2)t 1时刻的速度:v 1=at 1 感应电动势E 1=Bdv 1 感应电流I 1=E 1R +r杆MN 两端的电压U 1=I 1R =BdRat 1R +r(3)由牛顿第二定律可得F -BId =ma 其中I =ER +rE =Bdv v =at联立解得F =B 2d 2atR +r+ma3.(2018·杭州市重点中学期末)如图3所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,两导轨间距l=1.0 m,导轨间接一个阻值为R=3.0 Ω的电阻,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T,宽度d未知.导体棒a的质量为m1=0.10 kg、接入电路的电阻为R1=6.0 Ω;导体棒b的质量为m2=0.20 kg、接入电路的电阻为R2=3.0 Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2,a、b电流间的相互作用不计),求:图3(1)a棒进入磁场前的加速度大小;(2)a棒在磁场中运动的速度大小;(3)a、b棒全部穿过磁场过程中,回路中产生的总热量.答案(1)8 m/s2(2)6 m/s (3)3.6 J解析(1)由牛顿第二定律得,m1g sin α=m1aa=g sin α=8 m/s2(2)a棒在磁场中受力平衡:m1g sin α=BIl又I=ER1+RR2R+R2E=Blv a解得v a=6 m/s(3)由(2)同样方法可求得v b=8 m/sa在磁场中运动时间t=v b-v aa=0.25 s磁场宽度d=v a t=1.5 m回路产生的总热量Q=(m1+m2)gd sin α=3.6 J4.(2018·义乌市模拟)如图4所示,间距为L、光滑的足够长的金属导轨(金属导轨的电阻不计)所在斜面倾角为α,两根同材料、长度均为L、横截面均为圆形的金属棒CD、PQ放在斜面导轨上,已知CD棒的质量为m、电阻为R,PQ棒的圆截面的半径是CD棒圆截面的2倍,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上,两根劲度系数均为k、相同的弹簧一端固定在导轨的下端,另一端连着金属棒CD,开始时金属棒CD静止,现用一恒力平行于导轨所在平面向上拉金属棒PQ,使金属棒PQ由静止开始运动,当金属棒PQ达到稳定时,弹簧的形变量与开始时相同.已知金属棒PQ开始运动到稳定的过程中通过CD棒的电荷量为q,此过程可以认为CD棒缓慢地移动,已知题设物理量符合qRk BL =45mg sin α的关系式,求此过程中(要求结果均用m 、g 、k 、α来表示):图4(1)CD 棒移动的距离; (2)PQ 棒移动的距离; (3)恒力所做的功.答案 (1)mg sin αk (2)2mg sin αk (3)12(mg sin α)2k解析 (1)开始时弹簧是压缩的,当向上的安培力增大时,弹簧的压缩量减小,安培力等于CD 棒重力平行于斜面的分量时,弹簧恢复到原长,安培力继续增大,弹簧伸长,由题意可知,当弹簧的伸长量等于开始的压缩量时达到稳定状态,此时的弹力与原来的弹力大小相等、方向相反.两弹簧向上的弹力等于CD 棒重力平行于斜面的分量,即2F 弹=mg sin α,弹簧的形变量为Δx =mg sin α2kCD 棒移动的距离Δs CD =2Δx =mg sin αk(2)PQ 棒的圆截面半径是CD 棒圆截面的2倍,则m PQ =4m ,R PQ =14R ,在达到稳定过程中两棒之间距离增大Δs ,由两金属棒组成的闭合回路中的磁通量发生变化,产生感应电动势为:E =B ΔS Δt =BL ·ΔsΔt感应电流为:I =ER 总=4BL Δs5R Δt所以,回路中通过的电荷量即CD 棒中的通过的电荷量为q =I Δt =4BL Δs5R由此可得两棒距离增大值:Δs =5qR4BLPQ 棒沿导轨上滑距离应为CD 棒沿斜面上滑距离和两棒距离增大值之和 PQ 棒沿导轨上滑距离为:Δs PQ =Δs +Δs CD =5qR 4BL +mg sin αk =2mg sin αk(3)CD 棒达到稳定时,受力平衡,安培力为F 安=mg sin α+2F 弹=2mg sin α.金属棒PQ 达到稳定时,恒力F =F 安+4mg sin α=6mg sin α恒力做功为W =F Δs PQ =6mg sin α·2mg sin αk =12(mg sin α)2k5.(2017·杭州市高三上期末)某同学在学习电磁感应后,认为电磁阻尼能够承担电梯减速时大部分制动的负荷, 从而减小传统制动器的磨损.如图5甲所示,是该同学设计的电磁阻尼制动器的原理图.电梯箱与配重质量都为 M ,通过高强度绳子套在半径r 1的承重转盘上,且绳子与转盘之间不打滑.承重转盘通过固定转轴与制动转盘相连.制动转盘上固定了半径为r 2和r 3 的内外两个金属圈(如图乙),金属圈内阻不计.两金属圈之间用三根互成 120°的辐向导体棒连接,每根导体棒电阻均为R . 制动转盘放置在一对励磁线圈之间,励磁线圈产生垂直于制动转盘的匀强磁场(磁感应强度为B ),磁场区域限制在120°辐向角内,如图乙阴影区所示. 若电梯箱内放置质量为m 的货物一起以速度v 竖直上升,电梯箱离终点(图中未画出)高度为h 时关闭动力系统,仅开启电磁制动,一段时间后,电梯箱恰好到达终点.图5(1)若在开启电磁制动瞬间,三根金属棒的位置刚好在图乙所示位置,则此时制动转盘上的电动势 E 为多少? 此时a 与 b 之间的电势差有多大?(2)若忽略转盘的质量,且不计其他阻力影响,则在上述制动过程中,制动转盘产生的热量是多少?(3)若要提高制动的效果,试对上述设计做出两处改进.答案 见解析解析 (1)设承重转盘的角速度为ω,则制动转盘的角速度也为ω.则ω=vr 1v a =ωr 3 v b =ωr 2 E =B (r 3-r 2)(v a +v b )2联立解得:E =Bv (r 32-r 22)2r 1I =E R +0.5RU ab =I ·0.5R联立解得:U ab =Bv (r 32-r 22)6r 1(2)Q +mgh =12(m +2M )v 2 解得:Q =12(m +2M )v 2-mgh (3)增加励磁电流;减小金属棒的电阻;增加金属棒的数目(用实心的金属材料做整个金属盘).增加外金属圈的半径r 3;减小内金属圈的半径r 2; 减小承重转盘的半径r 1.(任选两项即可)6.(2018·金华市十校联考)如图6所示,PM 、QN 是两根14光滑圆弧导轨,圆弧半径为d 、间距为L ,最低点M 、N 在同一水平高度,导轨电阻不计,在其上端连有一阻值为R 的电阻,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B .现有一根长度稍大于L 、质量为m 、阻值为R 的金属棒,从导轨的顶端PQ 处由静止开始下滑,到达底端MN 时对导轨的压力为2mg ,重力加速度为g .求:图6(1)金属棒到达导轨底端MN 时电阻R 两端的电压;(2)金属棒从导轨顶端PQ 下滑到底端MN 过程中,电阻R 产生的热量;(3)金属棒从导轨顶端PQ 下滑到底端MN 过程中,通过电阻R 的电荷量.答案 (1)12BL gd (2)mgd 4 (3)BLd 2R解析 (1)在导轨的底端MN 处,金属棒对导轨的压力F N =2mg轨道对金属棒的支持力大小为F N ′=F N =2mg则有F N ′-mg =m v 2d解得v =gd金属棒切割磁感线产生的感应电动势E =BLv金属棒到达底端时电阻R 两端的电压U =E 2=12BL gd (2)金属棒从导轨顶端PQ 下滑到底端MN 过程中,由能量守恒定律得: mgd =Q +12mv 2解得Q =12mgd 电阻R 上产生的热量Q R =12Q =mgd 4(3)由q =I ·Δt I =E 2RE =ΔΦΔt =BLd Δt联立解得q =BLd 2R。

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