滬科版選修32 2.5電磁感應的案例分析 作業(yè).doc

1.4電磁感應的案例分析練習1如下圖所示，兩光滑平行金屬導軌間距為l，直導線mn垂直跨在導軌上，且與導軌接觸良好，整個裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為b。電容器的電容為c，除電阻r外，導軌和導線的電阻均不計，現(xiàn)給導線mn一定的初速度，使導線mn向右運動，當電路穩(wěn)定后，mn以速度v向右做勻速運動()。a電容器兩端的電壓為零b電阻兩端的電壓為blvc電容器所帶電荷量為cblvd以上說法均不正確2一個閉合金屬線框的兩邊接有電阻r1、r2，線框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線框接觸良好，整個裝置放在勻強磁場中，如下圖所示。當用外力使ab棒右移時，下列判斷中正確的是()。a穿過線框的磁通量不變，框內沒有感應電流b框內有感應電流，電流方向沿順時針方向繞行c框內有感應電流，電流方向沿逆時針方向繞行d框內有感應電流，左半邊逆時針方向繞行，右半邊順時針方向繞行3如下圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線mn右側有磁感應強度為b的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑cd始終與mn垂直。從d點到達邊界開始到c點進入磁場為止，下列結論正確的是()。a感應電流方向不變bcd段直線始終不受安培力c感應電動勢最大值ebavd感應電動勢平均值=bav4如下圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導軌，一部分處于方向垂直導軌所在平面且有上下水平邊界的勻強磁場中，一根金屬桿mn水平沿導軌滑下，在由導軌和電阻r組成的閉合電路中，其他電阻不計，當金屬桿mn進入磁場區(qū)后，其運動速度圖像可能是下圖中的()。5(2012云南昆明高三月考改編)如圖所示，勻強磁場方向垂直于線圈平面，先后兩次將線圈從同一位置勻速地拉出有界磁場，第一次拉出時速度為v1v，第二次拉出時速度為 v22v，這兩次拉出線圈的過程中，下列說法錯誤的是()。a線圈中感應電流之比是12b線圈中產生的熱量之比是21c沿運動方向作用在線框上的外力的功率之比為12d流過任一橫截面感應電荷量之比為116如下圖所示，半徑為r的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應強度為b，方向垂直于紙面向內。一根長度略大于導軌直徑的導體棒mn以恒定速率v在圓導軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計。導體棒與圓形導軌接觸良好。求：(1)在滑動過程中通過電阻r的電流的平均值；(2)mn從左端到右端的整個過程中，通過r的電荷量；(3)當mn通過圓導軌中心時，通過r的電流是多少？7如圖所示，正方形閉合線圈邊長為0.2 m，質量為0.1 kg，電阻為0.1 ，在傾角為30的斜面上的砝碼質量為0.4 kg，勻強磁場磁感應強度為0.5 t，不計一切摩擦，砝碼沿斜面下滑線圈開始進入磁場時，它恰好做勻速運動。(g取10 m/s2) (1)求線圈勻速上升的速度。(2)在線圈勻速進入磁場的過程中，砝碼對線圈做了多少功？(3)線圈進入磁場的過程中產生多少焦耳熱？8水平面上兩根足夠長的金屬導線平行固定放置，間距為l，一端通過導線與阻值為r的電阻連接，導軌上放一質量為m的金屬桿(如圖甲所示)，金屬桿與導軌的電阻忽略不計，勻強磁場豎直向下，用與導軌平行的恒定拉力f作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動。當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動的速度v也會變化，v與f的關系如圖乙所示。(g取10 m/s2)(1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動？(2)若m0.5 kg，l0.5 m，r0.5 ，磁感應強度b為多大？參考答案1. 答案：c解析：當棒勻速運動時，電動勢eblv不變，電容器不充電也不放電，無電流產生，故電阻兩端沒有電壓，電容器兩板間的電壓為ueblv，所帶電荷量qcucblv，故選項c是正確的。2. 答案：d解析：ab棒右移時，切割磁感線。根據右手定則，ab棒中的感應電流方向從a流向b。此時ab棒起著電源的作用，分別對兩邊電阻供電，如下圖所示，所以流過r1、r2的電流都由上而下地繞行。3. 答案：cd解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據楞次定律可知感應電流的方向為逆時針方向不變，a正確。根據左手定則可以判斷，cd段受安培力向下，b不正確。當半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效長度最大為a，這時感應電動勢最大ebav，c正確。感應電動勢平均值=bav，d正確。4. 答案：acd解析：因mn下落高度未知，故進入磁場時所受安培力f安與g的關系可能有三種，容易分析得出答案為a、c、d。5. 答案：bc解析：線框在拉出磁場的過程中，導體做切割磁感線運動，產生感應電動勢eblv，線框中的感應電流i，所以i1i2v1v212；線框中產生的電熱qi2rt，所以q1q2v1v212；由于勻速運動，施加的外力與安培力相等，故外力的功率pfvbilv，所以p1p2v122v2214；流過線圈任一截面的電荷量為qit，所以q1q211。6. 答案：(1)(2) (3) 解析：先由e得到平均感應電動勢，再由i得平均電流，進而由qit求電荷量，第(3)問求電流的瞬時值可由eblv與i得到。所以，導體棒從左向右滑動的過程中，切割磁感線產生感應電動勢，對電阻r供電。(1)計算平均電流，應該用法拉第電磁感應定律先求出平均感應電動勢。整個過程磁通量的變化為bsbr2，所用的時間t，代入公式e，平均電流為i。(2)電荷量的運算應該用平均電流，qit。(3)當mn通過圓形導軌中心時，切割磁感線的有效長度最大，l2r，根據導體切割磁感線產生的電動勢公式eblv，得eb2rv，此時通過r的電流為i。7. 答案：(1)10 m/s(2)0.4 j(3)0.2 j解析：(1)設繩子的拉力為f對砝碼：fm1gsin 302 n。對線圈：fm2g代入數(shù)據得：v10 m/s。(2)wfl20.2 j0.4 j。(3)由能量守恒定律得：qwm2gl0.4 j0.1100.2 j0.2 j。8. 答案：(1)變速運動