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文檔簡介
1、子心怯TrQ一ISXXV:A電磁感應(yīng)三十道新題附答案一.解做題共30小題1 .如下圖,MN和PQ是平行、光滑、間距L=0.1m、足夠長且不計(jì)電阻的兩根豎直固定金屬桿,其最上端通過電阻R相連接,R=0.5Q.R兩端通過導(dǎo)線與平行板電容器連接,電容器上下兩板距離d=hn.在R下方一定距離有方向相反、無縫對接的兩個沿水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域I和口,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=2T,其中區(qū)域I的高度差h1=3m,區(qū)域n的高度差h?=lm.現(xiàn)將一阻值r=0.5Q、長l=0.1m的金屬棒a緊貼MN和PQ,從距離區(qū)域I上邊緣h=5m處由靜止釋放:a進(jìn)入?yún)^(qū)域I后即刻做勻速直線運(yùn)動,在a進(jìn)入?yún)^(qū)域I的同時,從緊貼電容器下板中
2、央處由靜止釋放一帶正電微粒A,微粒的比荷月=20C/kg,重力加速度g=1OnVs2.求IT金屬棒a的質(zhì)量M;2在a穿越磁場的整個過程中,微粒發(fā)生的位移大小X;不考慮電容器充、放電對電路的影響及充、放電時間出乙2 .如圖甲所示,MN、PQ為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距L為0.5m,導(dǎo)軌左端連接一個阻值為2Q的定值電阻R,將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒cd的電阻r=2C,導(dǎo)軌電阻不計(jì),整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T.假設(shè)棒以1m/s的初速度向右運(yùn)動,同時對棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒為4W.
3、從此時開始計(jì)時,經(jīng)過2s金屬棒的速度穩(wěn)定不變,圖乙為安培力與時間的關(guān)系圖象,試求:I金屬棒的最大速度;2金屬棒的速度為3m/s時的加速度;3求從開始計(jì)時起2s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的電熱.3 .如圖甲所示的輪軸,它可以繞垂直于紙而的光滑固定水平軸0轉(zhuǎn)動.輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線,線的一端系一重物,另一端系一質(zhì)量為m的金屬桿.在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計(jì),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直.開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端,將質(zhì)量為M的重物由靜止釋放,重物最終能勻速下降.運(yùn)動過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,忽略所有摩擦.1重物勻速下降
4、的速度v的大小是多少?2對一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,重物的質(zhì)量M取不同的值,測出相應(yīng)的重物做勻速運(yùn)動時的速度,可得出v-M實(shí)驗(yàn)圖線.圖乙中畫出了磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為5和B2時的兩條實(shí)驗(yàn)圖線,試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和B?的比值.3假設(shè)M從靜止到勻速的過程中下降的高度為h,求這一過程中R上產(chǎn)生的焦耳熱.4 .如圖,電阻不計(jì)且足夠長的U型金屬框架放置在傾角6=37.的絕緣斜而上,該裝置處于垂直斜而向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T,質(zhì)量m=O.lkg、電阻R=0.40的導(dǎo)體棒ab垂直放在框架上,從靜止開始沿框架無摩擦下滑,與框架接觸良好.框架的質(zhì)量M=0.2kg、寬度I=0.4m,框架與斜面間的動摩擦因
5、數(shù)產(chǎn)0.6,與斜而間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.1假設(shè)框架固定,求導(dǎo)體棒的最大速度Vm;2假設(shè)框架固定,棒從靜止開始下滑5.75m時速度v=5m/s,求此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q及流過ab棒的電量q;3假設(shè)框架不固定,求當(dāng)框架剛開始運(yùn)動時棒的速度V.5 .如下圖,豎直平而被分為足夠長的I、II兩個區(qū)域,這兩個區(qū)域有垂直于豎直平而向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B.I區(qū)固定有豎直放置的平行金屬薄板K、K,極板間距離為d.H區(qū)用絕緣裝置豎直固定兩根電阻可忽略的金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距離為I,且接有阻值為R的電阻,導(dǎo)軌與金屬板用導(dǎo)線相連.電阻為人長為1
6、的導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,在外力作用下沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動,一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球從靠近金屬板K的A處射入I區(qū),射入時速度在豎直平而內(nèi)且與K板夾角為45.,在板間恰能做直線運(yùn)動.重力加速度為g1求導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度vi;2假設(shè)只撤去I區(qū)磁場,其它條件不變,要使小球剛好到達(dá)K,板上正對A的位置AT極板間距離d應(yīng)滿足什么條件?6 .如下圖,兩根水平的金屬光滑平行導(dǎo)軌,其末端連接等高光滑的工圓弧,其軌道半徑為八圓弧段在圖中的c4d和ab之間,導(dǎo)軌的間距為L,軌道的電阻不計(jì).在軌道的頂端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計(jì),質(zhì)量為
7、m的金屬棒,從軌道的水平位置ef開始在拉力作用下,從靜止勻加速運(yùn)動到cd的時間為to,調(diào)行拉力使金屬棒接著沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動至ab處,金屬棒在ef和cd之間運(yùn)動時的拉力隨時間圖象如圖其中圖象中的F.、to為量,求:2金屬棒從cd沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動至ab的過程中,拉力做的功.47 .如下圖,水平面上兩平行光滑金屬導(dǎo)軌間距為L,左端用導(dǎo)線連接阻值為R的電阻.在間距為d的虛線MN、PQ之間,存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小只隨著與MN的距離變化而變化.質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置,在大小為F的水平恒力作用下由靜止開始向右運(yùn)動,到達(dá)虛線MN時的速度為vo.此后恰能以加速
8、度a在磁場中做勻加速運(yùn)動.導(dǎo)軌電阻不計(jì),始終與導(dǎo)體棒電接觸良好.求:1導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的位置到MN的距離X;(2)磁場左邊緣MN處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B:(3)導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Qr.8 .如下圖,MN、PQ為豎直放置的兩根足夠長平行光滑導(dǎo)軌,相距為d=0.5n.M、P之間連一個R=1.5Q的電阻,導(dǎo)軌間有一根質(zhì)量為m=0.2kg,電阻為r=0.5.的導(dǎo)體棒EF,導(dǎo)體棒EF可以沿著導(dǎo)軌自由滑動,滑動過程中始終保持水平且跟兩根導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置的下半局部處于水平方向且與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T.取重力加速度g+OmH,導(dǎo)軌電阻不計(jì).(1)假設(shè)導(dǎo)體棒
9、EF從磁場上方某處沿導(dǎo)軌下滑,進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時速度為v=2m/s,a.求此時通過電阻R的電流大小和方向;b.求此時導(dǎo)體棒EF的加速度大??;(2)假設(shè)導(dǎo)體棒EF從磁場上方某處由靜止沿導(dǎo)軌自由下滑,進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后恰好做勻速直線運(yùn)動,求導(dǎo)體棒EF開始下滑時離磁場的距離.9 .如圖甲所示,一對光滑的平行導(dǎo)軌(電阻不計(jì))固定在同一水平而,導(dǎo)軌足夠長且間距L=O.5m.左端接有阻值為R=4.的電阻,一質(zhì)量為m=lkg長度也為L的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,金屬棒MN的電阻r=lQ,整個裝置置于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒在水平向右的外力F的作用下由靜止開始運(yùn)動,拉力F與金屬棒的速率的倒數(shù)關(guān)系如圖乙.求:(1
10、)v=5nVs時拉力的功率:(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度:(3)假設(shè)經(jīng)過時間t=4s金屬棒到達(dá)最大速度,那么在這段時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為多大?10 .如下圖,光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN.PQ平行固定在同一水平面上,在虛線ab的右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌豎直向下的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌的間距為L=0.1m,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),M,P端接有一阻值為R=0.1Q的電阻,一質(zhì)量為m=0.1kg、電阻不計(jì)的金屬棒EF放置在虛線ab的左側(cè),現(xiàn)用F=0.5N的水平向右的恒力從靜止開始拉金屬棒,運(yùn)動過程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,經(jīng)過t=2s金屬棒進(jìn)入磁場區(qū)域,求:(1)假設(shè)勻強(qiáng)磁場感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T,那么金屬棒剛進(jìn)入磁
11、場時通過R的電流大小及方向.(2)假設(shè)水平恒力的最大功率為10W,那么磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為多大.11.如圖甲所示,兩根相距L,電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,一端與阻值為R的電阻相連.導(dǎo)軌間x0一側(cè)存在沿x方向均勻變化且與導(dǎo)軌平而垂直的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化如圖乙所示.一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒置于導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.棒在外力作用下從x=0處以速度V.向右做勻速運(yùn)動.求:(1)金屬棒運(yùn)動到x=xo處時,回路中的感應(yīng)電流;(2)金屬棒從x=0運(yùn)動到x=x0的過程中,通過R的電荷量.乙12 .1如圖1所以,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于紙而,在紙面內(nèi)有一條以0點(diǎn)為圓心、半徑為L圓弧形金屬導(dǎo)
12、軌,長也為L的導(dǎo)體棒0A可繞.點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動,導(dǎo)體棒的另一端與金屬導(dǎo)軌良好接觸,并通過導(dǎo)線與電阻R構(gòu)成閉合電路.當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度3勻速轉(zhuǎn)動時,試根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=,證實(shí)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=B3L2.22某同學(xué)看到有些玩具車在前進(jìn)時車輪上能發(fā)光,受此啟發(fā),他設(shè)計(jì)了一種帶有閃爍燈的自行車后輪,可以增強(qiáng)夜間騎車的平安性.圖1所示為自行車后車輪,其金屬輪軸半徑可以忽略,金屬車輪半徑r=0.4m,其間由絕緣輻條連接絕緣輻條未畫出.車輪與輪軸之間均勻地連接有4根金屬條,每根金屬條中間都串接一個LED燈,燈可視為純電阻,每個燈的阻值為R=0.3Q并保持不變.車輪邊的車架上固定有磁鐵,在車輪與輪軸
13、之間形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,方向垂直于紙而向外的扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,扇形對應(yīng)的圓心角0=30.自行車勻速前進(jìn)的速度為v=8m/s等于車輪邊緣相對軸的線速度.不計(jì)其它電阻和車輪厚度,并忽略磁場邊緣效應(yīng).在圖1所示裝置中,當(dāng)其中一根金屬條ab進(jìn)入磁場時,指出ab上感應(yīng)電流的方向,并求ab中感應(yīng)電流的大小:假設(shè)自行車以速度為v=8m/s勻速前進(jìn)時,車輪受到的總摩擦阻力為2.0N,那么后車輪轉(zhuǎn)動一周,動力所做的功為多少?忽略空氣阻力,n=3.013 .如下圖,無限長金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角為6=53.的光滑絕緣斜而上,軌道間距L=lm,底部接入一阻值為R=0.4Q的定值電阻,上端開口.垂直斜而
14、向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T.一質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)口=0.2,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.1C,電路中其余電阻不計(jì).現(xiàn)用一質(zhì)量為M=2.86kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放M.當(dāng)M下落高度h=2.0m時,ab開始勻速運(yùn)動運(yùn)動中ab始終垂直導(dǎo)軌,并接觸良好.不計(jì)空氣阻力,sin53=0.8,cos53.=0.6,取g=10m/s2.求:lab棒沿斜面向上運(yùn)動的最大速度vm:(2) ab棒從開始運(yùn)動到勻速運(yùn)動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Qr和流過電阻R的總電荷量q.1 4.如圖中所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度
15、為B的水平勻強(qiáng)磁場中,有兩根豎直放置相距為L平行光滑的金屬導(dǎo)軌,頂端用一阻直為尺的電阻相連,兩導(dǎo)軌所在的豎直平而與磁場方向垂直.一根質(zhì)量為m的金屬棒從靜止開始沿導(dǎo)軌豎直向下運(yùn)動,當(dāng)金屬棒下落龍時,速度到達(dá)最大,整個過程中金屬棒與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好.重力加速度為g,導(dǎo)軌與金屬棒的電阻可忽略不計(jì),設(shè)導(dǎo)軌足夠長.求:1通過電阻R的最大電流;2從開始到速度最大過程中,金屬棒克服安培力做的功Wa;3假設(shè)用電容為C的平行板電容器代替電阻R,如圖乙所示,仍將金屬棒從靜止釋放,經(jīng)歷時間t的瞬時速度vi.15.如下圖,兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ處于同一水平面內(nèi),相距L=0.5m,導(dǎo)軌的左端用R=30的
16、電阻相連,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌上跨接一電阻r=lQ的金屬桿ab,質(zhì)量m=0.2kg,整個裝置放在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T,現(xiàn)對桿施加水平向右的拉力F=2N,使它由靜止開始運(yùn)動,求:1桿能到達(dá)的最大速度多大?2假設(shè)桿從靜止開始運(yùn)動至最大速度的過程中.R上總共產(chǎn)生了10.2J的電熱,那么此過程中金屬桿ab的位移多大?3接2問,此過程中流過電阻R的電量?經(jīng)歷的時間?16.如下圖,在傾角為6的斜面上固定兩條間距為1的光滑導(dǎo)軌MN、PQ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),并且處于垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場中.在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab,并對其施加一平行斜面向上的恒定的作用力,使其勻加速向上運(yùn)動.
17、某時刻在導(dǎo)軌上再靜止放置質(zhì)量為2m,電阻為2R的金屬棒cd,恰好能在導(dǎo)軌上保持靜I匕且金屬棒ab同時由加速運(yùn)動變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動,速度為v.求:(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??;(2)平行斜而向上的恒定作用力F的大小及金屬棒ab做加速運(yùn)動時的加速度大小.17.如下圖,外表絕緣、傾角0=37.的粗糙斜面固定在水平地面上,斜面的頂端固定有彈性擋板,擋板垂直于斜而,并與斜面底邊平行.斜而所在空間有一寬度L=0.4m的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其邊界與斜面底邊平行,磁場方向垂直斜而向上,磁場上邊界到擋板的距離s工n,一個質(zhì)量m=0.2kg、總電阻R=2.5Q的單匝正方形閉合金屬框15abed,其邊長L=0.4m,放在
18、斜而的底端,其中ab邊與斜面底邊重合.線框在垂直cd邊沿斜而向上大小恒定的拉力F作用下,從靜止開始運(yùn)動,經(jīng)t=0.5s線框的cd邊到達(dá)磁場的下邊界,此時線框的速度v13m/s,此后線框勻速通過磁場區(qū)域,當(dāng)線框ab的邊離開磁場區(qū)域時撤去拉力,線框繼續(xù)向上運(yùn)動,并與擋板發(fā)生碰撞,碰后線框等速反彈.線框在整個運(yùn)動過程中始終未脫離斜面,且保持ab邊與斜而底邊平行,線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)日=旦重力加速度g=l0m/s之,sin37=0.6,cos37=0.8求:41線框受到的恒定拉力F的大?。?勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?假設(shè)線框向下運(yùn)動過程中最后靜止在磁場中的某位置,求線框在斜面上運(yùn)動的整個過
19、程中產(chǎn)生的焦耳熱Q18.如下圖,質(zhì)量為M=2kg的足夠長的U型金屬框架abed,放在光滑絕緣水平而上,導(dǎo)軌ab邊寬度L=lm.電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒PQ,質(zhì)量kg,平行于ab邊放置在導(dǎo)軌上,并始終與導(dǎo)軌接觸良好,棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)日=0.5,棒左右兩側(cè)各有兩個固定于水平面上的光滑立柱.開始時PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻R=1Q.右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為ro=0.50/m.以ef為界,分為左右兩個區(qū)域,最初aefb構(gòu)成一正方形,g取10m/s1如果從t=O時,在ef左側(cè)施加B=ktk=2T/s,豎直向上均勻增大的勻強(qiáng)磁場,如圖甲所示,多久后金屬框架會發(fā)生移動設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.2如果ef左右兩側(cè)同
20、時存在B=1T的勻強(qiáng)磁場,方向分別為豎直向上和水平向左,如圖乙所示.從t=O時,對框架施加一垂直ab邊的水平向左拉力,使框架以a=0.5nVs2向左勻加速運(yùn)動,求t=2s時拉力F多大3在第2問過程中,整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q=0.6J,求拉力在這一過程中做的功.19.如下圖,U型金屬框架質(zhì)量n=0.2kg,放在絕緣水平面上,與水平而間的動摩擦因數(shù)尸02MMNN,相互平行且相距0.4m,電阻不計(jì),且足夠長,MN段垂直于MM1電阻R?=0.1Q.光滑導(dǎo)體棒ab垂直橫放在U型金屬框架上,其質(zhì)量mi=0.1kg、電阻Ri=0.3Q、長度1=0.4m.整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.
21、5T.現(xiàn)垂直于ab棒施加F=2N的水平恒力,使ab棒從靜止開始運(yùn)動,且始終與MM,、NN,保持良好接觸,當(dāng)ab棒運(yùn)動到某處時,框架開始運(yùn)動.設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2.1求框架剛開始運(yùn)動時ab棒速度v的大小;從ab棒開始運(yùn)動到框架剛開始運(yùn)動的過程中,MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J.求該過程ab棒位移x的大小.R20.如下圖,兩根半徑為r光滑的工圓弧軌道間距為L,電阻不計(jì),在其上端連有一阻值為R.的電阻,整個裝置處于4豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒從軌道的頂端PQ處開始下滑,到達(dá)軌道底端MN時對軌道的壓力為2
22、mg,求:(1)棒到達(dá)最低點(diǎn)時電阻R.兩端的電壓;(2)棒下滑過程中R.產(chǎn)生的焦耳熱;(3)棒下滑過程中通過R.的電量.21.如下圖,足夠長的光滑U形導(dǎo)體框架的寬度L=0.40m,電阻忽略不計(jì),其所在平面與水平而所成的角a=371磁感應(yīng)強(qiáng)度8=1.0T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于框平而.一根質(zhì)量為m=0.20kg、有效電阻R=1.0Q的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上,導(dǎo)體棒從靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運(yùn)動時,通過導(dǎo)體棒截面電量共為Q=2.0C.(sin37=0.6,cos370=0.8,g=1Om/s2.如下圖,傾角為a的光滑固定斜而,斜而上相隔為d的平行虛線MN與PQ間有大小為B的勻強(qiáng)磁場,方向
23、垂直斜面向下.一質(zhì)量為m,電阻為R.邊長為L的正方形單匝純電阻金屬線圈,線圈在沿斜而向上的恒力作用下,以速度v勻速進(jìn)入磁場,線圈ab邊剛進(jìn)入磁場和cd邊剛要離開磁場時,ab邊兩端的電壓相等.磁場的寬度d大于線圈的邊長L,重力加速度為g.求(1)線圈進(jìn)入磁場的過程中,通過ab邊的電量q;(2)恒力F的大小;(3)線圈通過磁場的過程中,ab邊產(chǎn)生的熱量Q.pR:(1)導(dǎo)體棒的最大加速度和最大電流強(qiáng)度的大小和方向?(2)導(dǎo)體棒在O.2s內(nèi)在框架所夾局部可能掃過的最大而積?(3)導(dǎo)體棒從開始下滑到剛開始勻速運(yùn)動這一過程中,導(dǎo)體棒的有效電阻消耗的電功?BO23.如下圖,由粗細(xì)均勻、同種金屬導(dǎo)線構(gòu)成的正方
24、形線框abcd放在光滑的水平桌而上,線框邊長為L,其中ab段的電阻為R.在寬度也為L的區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場的方向豎直向下.線框在水平拉力的作用下以恒定的速度v通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,線框始終與磁場方向垂直且無轉(zhuǎn)動.求:在線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時,be邊兩端的電壓Ube;(2)為維持線框勻速運(yùn)動,水平拉力的大小F;(3)在線框通過磁場的整個過程中,be邊金屬導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量Qb24.如圖甲所示,兩條不光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜固定放置,傾角6=37.,間距d=hn,電阻r=2Q的金屬桿與導(dǎo)軌垂直連接,導(dǎo)軌下端接燈泡L,規(guī)格為4V,4W,在導(dǎo)軌內(nèi)有寬為k長為d的矩形區(qū)域abcd,矩形區(qū)域
25、內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面均勻分布的磁場,各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小始終相等,B隨時間t變化如圖乙所示.在t=0時,金屬桿從PQ位置靜止釋放,向下運(yùn)動直到cd位置的過程中,燈泡一直處于正常發(fā)光狀態(tài).不計(jì)兩導(dǎo)軌電阻,sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度g=l0m/S,求:(1)金屬桿的質(zhì)量m;(2)03s內(nèi)金屬桿損失的機(jī)械能4E.25.如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平而上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間接有固定電阻R=0.40Q.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.10kg、電阻r=30Q的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方
26、向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,并獲得U隨時間t的關(guān)系如圖乙所示.求:(1)金屬桿加速度的大小;(2)第2s末外力的瞬時功率.26.如下圖,平行光滑金屬導(dǎo)軌OD、AC固定在水平的xoy直角坐標(biāo)系內(nèi),OD與x軸重合,間距L=0.5m.在AD間接一R=20C的電阻,將阻值為r=50O.質(zhì)量為2kg的導(dǎo)體棒橫放在導(dǎo)軌上,且與y軸重合,導(dǎo)軌所在區(qū)域有方向豎直向下的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨橫坐標(biāo)x的變化關(guān)系為B現(xiàn)用沿x軸正向的水平力拉導(dǎo)體棒,使其沿x軸正向以2nVs2的加速度做勻加速直線運(yùn)動,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,求:(
27、1)t時刻電阻R兩端的電壓;(2)拉力隨時間的變化關(guān)系.27.如下圖,兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L導(dǎo)軌平面與水平面夾角為a導(dǎo)軌電阻不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平而斜向上,長為L的金屬棒ab垂直于MN,PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路,電路中R2為一電阻箱,燈泡的電阻Rl=4R,定值電阻Ri=2R,調(diào)行電阻箱使Rz=12R,重力加速度為g,閉合開關(guān)S,現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,求:(1)金屬棒下滑的最大速度Vm的大?。?2)當(dāng)金屬棒下滑距離為so時速度恰好到達(dá)最大,那么金屬棒由靜止開始下滑2s.的過程中,整個電路
28、產(chǎn)生的電熱.28.如下圖,兩根豎直固定的足夠長的金屬導(dǎo)軌ab和cd相距L=0.2m,另外兩根水平金屬桿MN和PQ的質(zhì)量均為m=10kg,可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動,MN桿和PQ桿的電阻均為R=0.20(豎直金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)),PQ桿放置在水平絕緣平臺上,整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平而向里的磁場中,g取1OnVs2(1)假設(shè)將PQ桿固定,讓MN桿在豎直向上的恒定拉力F=0.18N的作用下由靜止開始向上運(yùn)動,磁感應(yīng)強(qiáng)度Bo=LOT,桿MN的最大速度為多少?(2)假設(shè)將MN桿固定,MN和PQ的間距為d=0.4m,現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始以餐H).5T/s的變化率均勻地增大,經(jīng)過多長時間,桿PQ對地面的壓力為零?2
29、9.如下圖,有一足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,電阻不計(jì),間距L=0.5m,導(dǎo)軌沿與水平方向成8=30.傾斜放置,底部連接有一個阻值為R=3O的電阻.現(xiàn)將一根長也為L=0.5m質(zhì)量為m=0.2kg、電阻r=2O的均勻金屬棒,自軌道頂部靜止釋放后沿軌道自由滑下,下滑中均保持與軌道垂直并接觸良好,經(jīng)一段距離后進(jìn)入一垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場中,如下圖.磁場上部有邊界OP,下部無邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T.金屬棒進(jìn)入磁場后又運(yùn)動了一段距離便開始做勻速直線運(yùn)動,在做勻速直線運(yùn)動之前這段時間內(nèi),金屬棒上產(chǎn)生了Q.2.4J的熱量,且通過電阻R上的電荷量為q=0.6C,取g=10m/s2.求:(1)金屬棒勻速運(yùn)動時的速
30、vo;(2)金屬棒進(jìn)入磁場后,當(dāng)速度v=6m/s時,其加速度a的大小及方向;(3)磁場的上部邊界OP距導(dǎo)軌頂部的距離S.30.如下圖,光滑水平軌道MN、PQ和光滑傾斜軌道NF、在、N點(diǎn)連接,傾斜軌道傾角為0,軌道間距均為L.水平軌道間連接著阻值為R的電阻,質(zhì)量分別為M、m,電阻分別為R、r的導(dǎo)體棒a、b分別放在兩組軌道上,導(dǎo)體棒均與軌道垂直.a導(dǎo)體棒與水平放置的輕質(zhì)彈簧通過絕緣裝置連接,彈簧另一端固定在豎直地壁上.水平軌道所在的空間區(qū)域存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場,傾斜軌道空間區(qū)域存在垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場,該磁場區(qū)域僅分布在QN和EF所間的區(qū)域內(nèi),QN、EF距離為d,兩個區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別
31、為Bi、B2,以QN為分界線且互不影響.現(xiàn)在用一外力F將導(dǎo)體棒a向右拉至某一位置處,然后把導(dǎo)體棒b從緊靠分界線QN處由靜止釋放,導(dǎo)體棒b在出磁場邊界EF前已達(dá)最大速度.當(dāng)導(dǎo)體棒b在磁場中運(yùn)動達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),撤去作用在a棒上的外力后發(fā)現(xiàn)a棒仍能靜止一段時間,然后又往返運(yùn)動并最終停下來.求:1導(dǎo)體棒b在傾斜軌道上的最大速度2撤去外力后,彈簧彈力的最大值3如果兩個區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B|=B2且導(dǎo)體棒電阻R=r,從b棒開始運(yùn)動到a棒最終靜止的整個過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q,求彈簧最初的彈性勢能.參考答案與試題解析一.解做題共30小題I.考導(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.點(diǎn):專題:電
32、磁感應(yīng)一一功能問題.分析:1根據(jù)平衡條件列方程求金屬棒的質(zhì)量;2根據(jù)歐姆定律求出兩板間的電壓,進(jìn)而得到場強(qiáng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求微粒發(fā)生的位移大小.解答:解:la下滑h的過程中,由運(yùn)動學(xué)規(guī)律有:v2=2gh代入數(shù)據(jù)解得:v=1Om/sa進(jìn)入磁場I后,由平衡條件有:BIL=Mg感應(yīng)電動勢為:E=BLv=2V感應(yīng)電流為:I=-2AR+r解得:M=0.04kg(2)因磁場I、的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同,故a在磁場n中也做勻速運(yùn)動,a勻速穿過磁場中的整個過程中,電容器兩板間的電壓為:uJ1=1VR+r場強(qiáng)為:ElV/ma穿越磁場I的過程中經(jīng)歷時間為L?=().3s此過程下板電勢高,加速度為:a0m
33、zs2,方向豎直向上ID末速度為:vi=aiti=3m/s向上位移為:xi=AaJi=0.45m2a穿越磁場n的過程中經(jīng)歷時間為:t2二包0.1S1此過程中上板電勢高,加速度為:a2=宜上以30m/s2,方向豎直向下ID末速度V2=v-a2t2=0,故微粒運(yùn)動方向始終未變向上位移為:X2=vit2-1a2t22=0.15m2得:x=x|+x2=0.45+0.15=0.60m答:(1)金屬棒a的質(zhì)量M為0.04kg:(2)在a穿越磁場的整個過程中,微粒發(fā)生的位移大小x為0.6m.點(diǎn)評:此題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識的綜合,與電路聯(lián)系的關(guān)鍵點(diǎn)是感應(yīng)電動勢,與力學(xué)聯(lián)系的關(guān)鍵點(diǎn)是靜電力.2 .考導(dǎo)體切
34、割磁感線時的感應(yīng)電動勢:牛頓第二定律:電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)一一功能問題.分析:(1)當(dāng)金屬棒所受的合力為零,即安培力等于拉力時,速度最大,根據(jù)功率與拉力的關(guān)系,結(jié)合閉合電路歐姆定律和切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢求出最大速度.(2)求出速度為3m/s時的拉力大小,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小,根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流大小,從而求出安培力大小,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度的大小.(3)根據(jù)動能定理求出整個過程中安培力做的功,結(jié)合克服安培力做功等于整個回路產(chǎn)生的熱量,通過外阻和內(nèi)阻的關(guān)系求出電阻R上產(chǎn)生的電熱.解答:解:(1)金屬棒速度最大時,所受合外力為零用BIL=F.他丫血而p=Fvm
35、J=-R+r解出!BL2X0.5(2)速度為3nVs時,感應(yīng)電動勢E=BLv=2x0.5x3V=3V.電流I=Lfg=BILR+r金屬棒受到的拉力f=E=5nv3根據(jù)牛頓第二定律F-F安=ma43in0.2(3)在此過程中,由動能定理得,12_12Pt+W安訊1n一W安=-6.5J-W安那么Qr=-7=3.25,答:(1)金屬棒的最大速度為4m/s.(2)金屬棒的速度為3nVs時的加速度為至m/s412(3)從開始計(jì)時起2s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的電熱為3.25J.點(diǎn)評:此題綜合考查了牛頓第二定律、動能定理、功能關(guān)系等知識,綜合性較強(qiáng),對學(xué)生水平的要求較高,是一道好題.3 .考導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電
36、動勢:焦耳定律.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析二(1)重物勻速下降時,金屬桿勻速上升,合力為零.分析金屬桿的受力情況,由尸=81匚1=1、E=BLv結(jié)合推導(dǎo)出安培力的表達(dá)式,即可由平衡條件求出重物勻速下降的速度v:(2)根據(jù)第1題v的表達(dá)式,分析v-M圖象的斜率,結(jié)合圖象求出斜率,即可得到Bi和B2的比值.(2)假設(shè)M從靜止到勻速的過程中下降高度h的過程中,M的重力勢能減小轉(zhuǎn)化為m的重力勢能、系統(tǒng)的動能和內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律求解R上產(chǎn)生的焦耳熱.解答:解:(1)金屬桿到達(dá)勻速運(yùn)動時,受繩子拉力F、金屬桿的重力mg、向下的安培力Fa.那么:F=FA+mg.其中F=Mg.又對金屬桿有:安培力
37、Fa=BIL,感應(yīng)電流1=|,感應(yīng)電動勢E=BLv22那么得:Fa=B士R所以由得3吟(2)由式可得v-M的函數(shù)關(guān)系式為:結(jié)合圖線可知,斜率sR-1c_n所以酊=m*s/kg=1.6ms1/kg1229一0匕c=-=ms1/ke=O.9ms/kg匕212-2J(3)由能量關(guān)系,可得R上產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=(M-m)gh-(M+m)v222)ar2將v代入可得:Q=(M-m)gh-,2B4L4答:(i)重物勻速下降的速度v的大小是二:JRb2l2(2)Bi和B2的比值為3:4;宜2)燈r2(3)這一過程中R上產(chǎn)生的焦耳熱為(M-m)gh-一:2B4L4點(diǎn)評:此題中運(yùn)用F=BIL、i、E=BLv推
38、導(dǎo)安培力的表達(dá)式是求解的關(guān)鍵步驟,再運(yùn)用數(shù)學(xué)知識分析圖象的斜率,得到B和B2的比值,中等難度.4.考導(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.點(diǎn):專題:分析:電磁感應(yīng)一一功能問題.(1)假設(shè)框架固定,導(dǎo)體棒勻速下滑時速度最大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式和平衡條件結(jié)合求解最大速度Vm;(2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解熱量Q.由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電流的定義式結(jié)合求解電量q.(3)當(dāng)框架剛開始運(yùn)動時所受的靜摩擦力到達(dá)最大,由平衡條件求解回路中電流,再由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律結(jié)合求解.解答:解:棒ab產(chǎn)生的電動勢為:E=Blv回路中感應(yīng)電流為:1=|棒ab
39、所受的安培力為:F=BI1對棒ab有:mgsin370-BIl=ma當(dāng)加速度a=0時,速度最大,速度的最大值為:mgRsinST,曾二六二6m/sm(Bl)2(2)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律有:17mgxgin37=mv+Q乙代入數(shù)據(jù)解得:Q=2.2J電量為:q二IAt-=2.875cBlvi回路中感應(yīng)電流為:I1二框架上邊所受安培力為:F1=BIH對框架有:Mgsin370+BI二口m+Mgcos37代入數(shù)據(jù)解得:vi=2.4m/s答:1假設(shè)框架固定,導(dǎo)體棒的最大速度、骨是6m/s.2此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q是22J,流過ab棒的電量q是2.875C;3假設(shè)框架不固定,當(dāng)框架剛開始運(yùn)動時棒的速度
40、V,是4nVs.點(diǎn)評:此題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題,要明確安培是電磁感應(yīng)與力聯(lián)系的橋梁,這種類問題在于安培力的分析和計(jì)算.同時要明確物體剛好運(yùn)動的臨界條件:靜摩擦力達(dá)最大值.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.5.考點(diǎn):專題:分析:電磁感應(yīng)一一功能問題.1帶負(fù)電的小球在板間恰能做直線運(yùn)動,由于洛倫茲力與速度成正比,可知小球必定做勻速直線運(yùn)動,分析其受力情況,由平衡條件和法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律結(jié)合求解.2假設(shè)只撤去I區(qū)磁場,小球在電場力和重力的作用下做類平拋運(yùn)動,運(yùn)用運(yùn)動的分解法,由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合解答.解答:解:1由題分析知小球在板間做勻速直線運(yùn)動,受力分析如下
41、圖.有qE=mg設(shè)豎直兩板的電壓為u.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律有:Blvi=R+rR另有U=Ed解得Vi=mgd(R+r)BlqR2撤去1區(qū)磁場,對小球進(jìn)行受力分析,可知小球做類平拋運(yùn)動.設(shè)從A到A的時間為t,加速度為a.在合外力方向上,有-i4at2初速度V2方向上,有V2t根據(jù)上題得F;r=Bqv?=V2mg由牛頓第二定律,有Ffr=ma解得d=-fB2q2答:1導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度V,為嗎萼2_.BlqR2要使小球剛好到達(dá)K,板上正對A的位置A1極板間距離d應(yīng)滿足的條件是0=且嗎B%2點(diǎn)評:解決此題的關(guān)鍵要正確分析小球的受力情況和運(yùn)動情況,熟練運(yùn)用運(yùn)動的分解法處理類平拋運(yùn)動.6.考導(dǎo)
42、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.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)一一功能問題.分析:1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律寫出F隨速度的變化的公式,然后結(jié)合牛頓第二定律即可求出加速度.2金屬棒做勻速圓周運(yùn)動,回路中產(chǎn)生正弦式交變電流,感應(yīng)電動勢的最大值為Em=BLvo,有效值為根據(jù)焦耳定律Q息-求出求解金屬棒產(chǎn)生的熱量.再根據(jù)功能關(guān)系求拉力做功.2R解答:解:1設(shè)棒到達(dá)cd的速度為V,產(chǎn)生的電動勢:E=BLv:22棒受到的安培力:f安二BIL二巨產(chǎn)棒受到拉力與安培力的作用,產(chǎn)生的加速度:ma=Fo-F安K0R所以:BLt0+mR2金屬棒做勻速圓周運(yùn)動,當(dāng)棒與圓心的連線與豎直方向之間的夾角是.時
43、,沿水平方向的分速度:v水平=vcos6棒產(chǎn)生的電動勢:E=BLv;M=BLvcose回路中產(chǎn)生正弦式交變電流,可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為ExBLv,有效值為E做k點(diǎn)E,2兀r1T棒從cd到ab的時間:弋/2v根據(jù)焦耳定律Q=匾更t=R兀尸心?L2t產(chǎn)4B2L2t0+niR設(shè)拉力做的功為Wf,由功能關(guān)系有Wf-mgr=Q得:WF=ingr+兀尸心212t產(chǎn)4B2L2t0+niR答:1金屬棒做勻加速的加速度是:3氣氣.+而!HFB2L2tQr2金屬棒從cd沿上圓弧做勻速圓周運(yùn)動至ab的過程中,拉力做的功是mgr+34 4B2L2tQ+nR點(diǎn)評:解決此題的關(guān)鍵是判斷出回路中產(chǎn)生的是正弦式交變電
44、流,相當(dāng)于線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時單邊切割磁感線,要用有效值求解熱量.7 .考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢.專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析:1導(dǎo)體在磁場外,只有F做功,由動能定理求解x.2導(dǎo)體棒進(jìn)入后以加速度a在磁場中做勻加速運(yùn)動.由法拉第定律、歐姆定律和安培力公式推導(dǎo)出安培力,再由牛頓第二定律求解B.3由牛頓第二定律得到安培力,由于安培力不變,根據(jù)克服安培力做功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱求解.解答:解:1導(dǎo)體棒在磁場外,由動能定理有:Fxmvj2ITIVq解得:X君2導(dǎo)體棒剛進(jìn)磁場時產(chǎn)生的電動勢為:E=BLvo由閉合電路歐姆定律有:R+rX:F安=1LBr2t2BLvn可得:F,=一R+r由牛頓第
45、二定律有:F-F安=ma解得:bJ(FF(R+r)v03導(dǎo)體棒穿過磁場過程,由牛頓第二定律有:F-Fs=ma可得F=F-ma,F、a、m恒定,那么安培力F安恒定,那么導(dǎo)體棒克服安培力做功為:W=F安d電路中產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=W電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:Qr需Q解得:Qp零F-ma艮R+r2IDVn答:1導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的位置到MN的距離x是一:2F2磁場左邊緣MN處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B是.J曲一皿R+j;LVvo3導(dǎo)體棒通過磁場區(qū)域過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Qr是含F(xiàn)-ma.點(diǎn)評:此題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題,要根據(jù)導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況,恰中選擇力學(xué)的方法解答.8 .考導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢.點(diǎn)
46、:專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析:1a、由公式E=Bdv求感應(yīng)電動勢,由閉合電路歐姆定律求感應(yīng)電流的大小,由右手定那么判斷感應(yīng)電流的方向.b、由公式F=BdI求出棒所受的安培力,再由牛頓第二定律求加速度.2由平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式,求出勻速運(yùn)動的速度,再由自由落體運(yùn)動的規(guī)律求解.解答:解:1a.導(dǎo)體棒EF產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢:E=Bdv由閉合電路歐姆定律,得:I=E=Bdv=i人R+rR+r方向:由P指向Mb.導(dǎo)體棒所受安培力:F=BId由牛頓第二定律:mg-F=ma可得a=g-E區(qū)代入數(shù)據(jù)解得a=5nVs22導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動時,有:mg=BId又_E_BdvR+rR+r那么得勻速運(yùn)動的速率
47、為V坪-經(jīng)代入解得v=4m/s由自由落體公式:v?=2gh2那么得h3=0.8m.2g答:la.此時通過電阻R的電流大小1A為,方向由P指向M:b.此時導(dǎo)體棒EF的加速度大小為5m/s22導(dǎo)體棒EF開始下滑時離磁場的距離為0.8m.點(diǎn)評:此題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識的綜合,既要掌握電磁感應(yīng)的根本規(guī)律,如法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定那么等,又要熟練推導(dǎo)出安培力,運(yùn)用平衡條件解答.9 .考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢.專題:分析:解答:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.(1)F-圖象的斜率等于Fv,而Fv=P,說明拉力的功率不變,由數(shù)學(xué)知識求解拉力的功率.v(2)由圖知金屬棒的最大速度為10m/s,此時金屬棒做勻
48、速直線運(yùn)動,根據(jù)平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式,求解B.(3)根據(jù)能量守恒定律求出總熱量,再由焦耳定律求得R產(chǎn)生的熱量.解:(1)F-1圖象的斜率等于Fv-W=20WV0.1拉力的功率為P=Fv直線的斜率不變,說明拉力的功率不變,為P=20W(2)由圖知F=2N,金屬棒的最大速度為Vm=1Om/s,此時金屬棒做勻速直線運(yùn)動,那么勻速運(yùn)動時金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLvm感應(yīng)電流R+rr2t2BLvm棒所受的安培力F安=BIL,可得F安r一石R+rr2t2dLvm根據(jù)平衡條件得:F=F一代入得2戶.5104+1解得B=2T(3)根據(jù)能量守恒得:Pt可得t=4s內(nèi)回路產(chǎn)生的總熱量為OPt-12=
49、20x4-IxlxlO2=3O(J)2祖2那么在這段時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為QR=-LQ=-i_x3OJ=24J答:(1)v=5m/s時拉力的功率是20W:(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2T;(3)假設(shè)經(jīng)過時間t=4s金屬棒到達(dá)最大速度,那么在這段時間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為24J.點(diǎn)評:此題的突破口是圖象的斜率,明確斜率等于拉力的功率是關(guān)犍,同時要充分挖掘圖象的信息,讀出金屬棒的運(yùn)動情況,結(jié)合電磁感應(yīng)的規(guī)律和力學(xué)知識解答.10.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.專題:電磁感應(yīng)一一功能問題.分析:(1)金屬棒進(jìn)入磁場前做勻加速運(yùn)動,由牛頓第二定律和速度公式求出金屬棒剛進(jìn)入磁場
50、時速度大小,由E=BLv和歐姆定律求解通過R的電流大小.由右手定那么判斷電流的方向.(2)水平恒力功率最大時,速度最大,棒做勻速運(yùn)動,由功能關(guān)系列式,求解B.解答:解:(1)金屬棒進(jìn)入磁場前做勻加速運(yùn)動,由牛頓第二定律得:a=FIT金屬棒剛進(jìn)入磁場時速度大小v=a1=1=.,5乂2=10m/sID0.1金屬棒剛進(jìn)入磁場時通過R的電流大小I5=.BLv_05X1X1a=5ARR0.1由右手定那么判斷知通過R的方向向下.2水平恒力功率最大時,速度最大,棒做勻速運(yùn)動,由P=Fv,v=ai=20m/sF0.5R/2T2由平衡條件得:F=B1L=得BO,5TR答:1假設(shè)勻強(qiáng)磁場感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T
51、,那么金屬棒剛進(jìn)入磁場時通過R的電流大小是5A,方向向下.2假設(shè)水平恒力的最大功率為1OW,那么磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為0.5T.點(diǎn)評:此題考查了求導(dǎo)體棒的加速度、導(dǎo)體棒的最大速度,分析清楚金屬棒的運(yùn)動過程是正確解題的前提與關(guān)鍵,運(yùn)用力學(xué)的根本規(guī)律和電磁感應(yīng)知識結(jié)合解答.11.考導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析:1金屬棒運(yùn)動到x=xu處時,B=Bo,根據(jù)公式=83求出感應(yīng)電動勢,再由歐姆定律求解感應(yīng)電流.2先求電流的平均值,再由電量公式、歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律求解電量.解答:解:1由題圖可得,金屬棒運(yùn)動到x=xu處時,B=Bo,那么金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLvo
52、;回路中的感應(yīng)電流I=上R+rBr|LVr|解得一-R+r2由上可得,感應(yīng)電流隨時間均勻變化,平均電流為工通過電量為q,那么Hl2又q=It,t=v0答:BnLvn1金屬棒運(yùn)動到x=xo處時,回路中的感應(yīng)電流為T一5:R+r2金屬棒從x=0運(yùn)動到x=xu的過程中,通過R的電荷量為2R+r點(diǎn)評:此題電磁感應(yīng)與運(yùn)動學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用,要掌握這兩局部的根本知識,關(guān)鍵要會推導(dǎo)感應(yīng)電荷量的表達(dá)式,要明確只有電流均勻變化時電流的平均值才等于初末電流的平均值.12.考導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢;閉合電路的歐姆定律;焦耳定律;楞次定律.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析:解答:1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律證實(shí);2
53、根據(jù)右手定那么判定感應(yīng)電流的方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律求感應(yīng)電動勢的大小從而得出感應(yīng)電流的大小;根據(jù)能量守恒定律求解動力所做的功,關(guān)鍵是求出焦耳熱.2解:1設(shè)金屬棒0A在t時間內(nèi)掃過的面積為S,那么:.兀L?二?,t.兀12=L2-t2兀2兀2所以有:二即二爐?小根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有:e=AJlBL20At22根據(jù)右手定那么知:ab中的電流方向?yàn)閎玲a.ab相當(dāng)于電源洪等效電路如下圖,有:3/-=20rad/sr0.4應(yīng)用1推導(dǎo)出的結(jié)果:e/bL2G/xo.5X0.43.考導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢;閉合電路的歐姆定律.點(diǎn):專題:電磁感應(yīng)與電路結(jié)合.分析:1由靜止釋放M,ab棒先向上做加
54、速運(yùn)動,隨著速度增大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大,所受的安培力增大,加速度減小,當(dāng)加速度為零時做勻速運(yùn)動,速度就到達(dá)最大值.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式,結(jié)合平衡條件求解最大速度.2在ab棒從開始運(yùn)動到勻速運(yùn)動的過程中,系統(tǒng)的重力勢能減小,轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動能和焦耳熱,根據(jù)能量守恒求出總的焦耳熱,再由焦耳定律求電阻R上產(chǎn)生的熱量.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電量公式求解電量.解答:解:X20=O-8V乙乙電路總電阻:R總二?+R二等0.40通過ab中的電流:I=-=-4=2AR總0/車輪轉(zhuǎn)動一周的時間:=21工=2義3義/=o3sv8那么T時間內(nèi)克服阻力做功:W=fs=Pvt=2x8x0.3=4.8JT時間內(nèi)產(chǎn)生電流的時間為:t=4乂衛(wèi)二丁=1=0ls3603在T時間內(nèi),電流通過燈泡電阻產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=i2r總tkXO.4K0.1=OJ6J動力所做的功為:W=Wt+Q=4.8+0.16=4.96J答:1證實(shí)略
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