2009屆新課標(biāo)物理考點預(yù)測(12)

電磁感應(yīng)

一、考點介紹

近年來高考對本考點內(nèi)容考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算,且要求較高.幾乎是年年有考;其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路和力學(xué)、電學(xué)、能量及動量等知識相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn);另外,該部分知識與其他學(xué)科的綜合應(yīng)用也在高考試題中出現(xiàn)。試題題型全面,選擇題、填空題、計算題都可涉及,尤其是難度大、涉及知識點多、綜合能力強,多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度,而選擇和填空題多以中檔左右的試題出現(xiàn).

二、高考真題

1.(2008年高考海南卷.物理.1)法拉第通過靜心設(shè)計的一系列試驗,發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,將歷史上認(rèn)為各自獨立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來.在下面幾個典型的實驗設(shè)計思想中,所作的推論后來被實驗否定的是(    )

A.既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁,靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷,那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流

B.既然磁鐵可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢,那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈中感應(yīng)出電流

C.既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流,那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢

D.既然運動的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢,那么運動導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流

試題詳情

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  2.(2008年高考寧夏卷.理綜.16)如圖1所示,同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個最阻R和r,導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好;勻強磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動時,下列說法正確的是(  )

  A.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由b到a

  B.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由b到a                 圖1

  C.流過R的電流為由d到c,流過r的電流為由a到b

  D.流過R的電流為由c到d,流過r的電流為由a到b

 

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3.(2008年高考海南卷.物理.10)一航天飛機下有一細(xì)金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場的影響,則當(dāng)航天飛機位于赤道上空(    )

 A.由東向西水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下

 B.由西向東水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下

 C.沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時,金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由下向上

  D.沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時,金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢

 

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4.(2008年高考山東卷.理綜.22)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L,底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,如圖2所示。除電阻R外其余電阻不計。現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則(   )

A.釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g

B.金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為a→b

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C.金屬棒的速度為v時,所受的按培力大小為F=               

D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少                 

 

圖2

 

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5.(2008年高考上海卷.物理.10)如圖3所示,平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運動,經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域,導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢ε與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是圖4的(  )

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      圖3                      圖4

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  6.(2008年高考江蘇卷.物理.8)如圖5所示的電路中,

三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接,電

感的電阻忽略不計.電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列判

斷正確的有(    )     

  A.a先變亮,然后逐漸變暗    B.b先變亮,然后逐漸變暗             圖5

C.c先變亮,然后逐漸變暗    D.b、c都逐漸變暗   

 

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7.(2008年高考上海卷.物理.24)如圖6所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán),在M、N處與距離為2r、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接,EF之間接有電阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II,磁感應(yīng)強度大小均為B。現(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落,在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平,與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好,設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長。已知導(dǎo)體棒下落時的速度大小為v1,下落到MN處時的速度大小為v2。

(1)求導(dǎo)體棒ab從A處下落時的加速度大小;

(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II后棒中電流大小始終不變,求磁場I和II這間的距離h和R2上的電功率P2;

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(3)若將磁場II的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場II時的速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運動,加速度大小為a,求所加外力F隨時間變化的關(guān)系式。

                                                             圖6

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8.(2008年高考江蘇卷.物理.15)如圖7所示,間距為l的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為, 導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計, 場強為B的條形勻強磁場方向與導(dǎo)孰平面垂直, 磁場區(qū)域的寬度為d1 ,間距為d2 , 兩根質(zhì)量均為m, 有效電阻均為R的導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直. (設(shè)重力加速度為g).

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(1) 若a 進(jìn)入第2個場強區(qū)域時, b以與a 同樣的速度進(jìn)入第1個磁場區(qū)域,求b穿過第1個磁場區(qū)域過程中增加的動能.圖7

(2)若a進(jìn)入第2個磁場區(qū)域時,b恰好離開第1個磁場區(qū)域;此后a離開第2個磁場區(qū)域時, b又       

恰好進(jìn)入第2個磁場區(qū)域, 且ab在任意―個磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運動時間均相等, 求a穿過第2個磁場區(qū)域過程中, 兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q;

(3)對于第(2)問所述的運動情況, 求a穿出第k個磁場區(qū)域時的速率v. 

  

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9.(2008年高考上海卷.物理.19)如圖8所示是測量通電螺線管A內(nèi)部磁感應(yīng)強度B及其與電流I關(guān)系的實驗裝置。將截面積為S、匝數(shù)為N的小試測線圈P置于螺線管A中間,試測線圈平面與螺線管的軸線垂直,可認(rèn)為穿過該試測線圈的磁場均勻。將試測線圈引線的兩端與沖擊電流計D相連。撥動雙刀雙擲換向開關(guān)K,改變通入螺線管的電流方向,而不改變電流大小,在P中產(chǎn)生的感應(yīng)電流引起D的指針偏轉(zhuǎn)。

(1)將開關(guān)合到位置1,待螺線管A中的電流穩(wěn)定后,再將K從位置1撥到位置2,測得D的最大偏轉(zhuǎn)距離

為dm,已知沖擊電流計的磁通靈敏度為Dφ,

                                                         圖8

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 Dφ,式中*為單匝試測線圈磁通量的變化量。則試測線圈所在處磁感應(yīng)強度B=______;  若將K從位置1撥到位置2的過程所用的時間為Δt,則試測線圈P中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢ε=____。

實驗次數(shù)

I(A)

B(×10-3T)

1

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0.5

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0.62

2

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1.0

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1.25

3

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1.5

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1.88

4

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2.0

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2.51

5

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2.5

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3.12

(2)調(diào)節(jié)可變電阻R,多次改變電流并撥動K,得到A中電流I和磁感應(yīng)強度B的數(shù)據(jù),見右表。由此可得,螺線管A內(nèi)部在感應(yīng)強度B和電流I的關(guān)系為B=________。

(3)(多選題)為了減小實驗誤差,提高測量的準(zhǔn)確性,可采取的措施有

(A)適當(dāng)增加試測線圈的匝數(shù)N

(B)適當(dāng)增大試測線圈的橫截面積S

(C)適當(dāng)增大可變電阻R的阻值

(D)適當(dāng)撥長撥動開關(guān)的時間Δt

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10.(2008年高考北京卷.理綜.13)均勻?qū)Ь制成的單位正方形閉合線框abcd,每邊長為L,總電阻為R,總質(zhì)量為m。將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處,如圖9所示。線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時,                                    圖9

(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;(2)求cd兩點間的電勢差大小

(3)若此時線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。

 

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11.(2008年高考全國2圈.理綜.24)如圖10所示,一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r,其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上,并與之密接;棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻(圖中未畫出);導(dǎo)軌置于勻強磁場中,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。開始時,給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌的初速度v0。在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中,通過控制負(fù)載電阻的阻        圖10

值使棒中的電流強度I保持恒定。導(dǎo)棒一直在磁場中運動。不計導(dǎo)軌電阻,求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負(fù)載電阻上消耗的平均功率。             

 

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12.(2008年高考天津卷.理綜.24)磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型,固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框,電阻為R,金屬框置于xOy平面內(nèi),長邊MN長為l,

平行于y軸,寬為d的NP邊平行于x軸,如圖

11a所示。列車軌道沿Ox方向,軌道區(qū)域內(nèi)

存在垂直于金屬框平面的磁場,磁感應(yīng)強

度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布,其空間周

期為λ,最大值為B0,如圖11b所示,金

屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強度相同,

整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。                    圖11

設(shè)在短暫時間內(nèi),MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強度隨時間的變化可以忽略,并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛,某時刻速度為v(v<v0)。

(1)簡要敘述列車運行中獲得驅(qū)動力的原理;

(2)為使列車獲得最大驅(qū)動力,寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式:

(3)計算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時驅(qū)動力的大小。

 

 

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三、名校試題

文本框: 電源1.(江蘇省啟東中學(xué)2008―2009學(xué)年度第一學(xué)期月考卷.物理.7)繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個鋁環(huán),線圈與電源、電鍵相連,如圖12所示.線圈上端與電源正極相連,閉合電鍵的瞬間,鋁環(huán)向上跳起.若保持電鍵閉合,則 (   )

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A.鋁環(huán)不斷升高  B.鋁環(huán)停留在某一高度

C.鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落

D.如果電源的正、負(fù)極對調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變             圖12

 

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2.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.10)如圖13所示,矩形閉臺線圈放置在水平薄板上,有一塊蹄形磁鐵如圖所示置于平板的正下方(磁極間距略大于矩形線圈的寬度 )當(dāng)磁鐵勻速向右通過線圈時,線圈仍靜止不動,那么線圈受到薄扳的摩擦力方向和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向(從上向下看)是(  )

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A摩擦力方向一直向左

B摩擦力方向先向左、后向或右

C.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針→逆時針→順時針

D.感應(yīng)電流的方向順時針→逆時針

                     圖13

 

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3.(山東省濟南一中2009屆高三上學(xué)期期中考試卷.理綜.19)如圖14所示,A為水平放置的橡膠圓盤,在其側(cè)面帶有負(fù)電荷─Q,在A正上方用絲線懸掛一個金屬圓環(huán)B(絲線未畫出),使B的環(huán)面在水平面上與圓盤平行,其軸線與橡膠盤A的軸線O1O2重合。現(xiàn)使橡膠盤A由靜止開始繞其軸線O1O2按圖中箭頭方向加速轉(zhuǎn)動,則(   )

A.金屬圓環(huán)B有擴大半徑的趨勢,絲線受到拉力增大

B.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力減小

C.金屬圓環(huán)B有擴大半徑的趨勢,絲線受到拉力減小

D.金屬圓環(huán)B有縮小半徑的趨勢,絲線受到拉力增大

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4.(山東省寧津一中2009屆高三測試卷.物理.7)如圖15所示,

一矩形線框豎直向上進(jìn)入有水平邊界的勻強磁場,磁場方向垂直紙

面向里,線框在磁場中運動時只受重力和磁場力,線框平面始終與

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磁場方向垂直。向上經(jīng)過圖中1、2、3位置時的速率按時間依次為v1、v2、v3,向下經(jīng)過圖中2、1位置時的速率按時間依次為v4、v5,下列說法中一定正確的是(    )

    A.v1>v2      B.v2=v3   C.v2=v4       D.v4<v5

 

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5.(廣東省華南師大附中2009屆高三綜合測試卷.物理.10)如圖16所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強磁場中,磁場垂直導(dǎo)軌所在平面,金屬棒可沿導(dǎo)軌自由滑動.導(dǎo)軌一端連接一個定值電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計.現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由

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靜止向右拉.若保持拉力恒定,當(dāng)速度為時,加速度為,最終

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以速度做勻速運動;若保持拉力的功率恒定,當(dāng)速度為時,

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加速度為,最終也以速度做勻速運動,則(   )

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A.        B.      C.       D.        圖16

 

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6.(海南省民族中學(xué)2009屆高三階段考試卷.物理.9)如圖

17所示,平行導(dǎo)軌水平放置,勻強磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面,

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兩金屬棒、和軌道組成閉合電路,用水平恒力F向右拉,

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使分別以的速度向右勻速運動,若棒與軌道間

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的滑動摩擦力為,則回路中感應(yīng)電流的功率為(    )                圖17

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A.          B.  C.         D.

 

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7.(江蘇淮安、連云港、宿遷、徐州四市2008年第三次調(diào)研卷.物理.15)如圖18所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計。整個裝置放在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a,達(dá)到勻速運動時,桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:

(1)桿a做勻速運動時,回路中的感應(yīng)電流;

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(2)桿a做勻速運動時的速度;

(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度。     

 

 

 

 圖18

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8.(南京市2008屆4月高三調(diào)研考卷.物理.14)如圖19所示,豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間 OO1O1′O′ 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場上邊邊界相距d0.現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放,棒ab在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(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).求:

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(1)棒ab在離開磁場下邊界時的速度;

(2)棒ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱;        

(3)試分析討論ab棒在磁場中可能出現(xiàn)的運動情況。

 

 

圖19                                                               

 

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9.(漸江東陽中學(xué)2009屆高三月考試題.理綜.23)如圖20甲所示的輪軸,它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O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PO、EF,在QF之間連接有阻值為R的電阻,其余電阻不計.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直.開始時金屬桿置于導(dǎo)軌下端,將重物由靜止釋放,重物最終能勻速下降.運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。

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(1)若重物的質(zhì)量為M,則重物勻速下降的速度為多大?       圖20

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(2)對一定的磁感應(yīng)強度B,重物的質(zhì)量M取不同的值,測出相應(yīng)的重物做勻速運動時的速度,可得出實驗圖線.圖20乙中畫出了磁感應(yīng)強度分別為時的兩條實驗圖線,試根據(jù)實驗結(jié)果計算的比值。

 

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10.(江蘇南通四縣市2008屆高三聯(lián)考卷.物理.19)如圖21所示,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α=30°,導(dǎo)軌電阻不計.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上,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)軌電接觸良好,金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路,燈泡的電阻RL=4R,定值電阻R1=2R,電阻箱電阻調(diào)到使R2=12R,重力加速度為g,現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放,試求:

(1)金屬棒下滑的最大速度為多大?

(2)R2為何值時,其消耗的功率最大?消耗的最大功率為多少?

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                                                 圖21

 

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11.(2009屆廣東省新洲中學(xué)高三摸底考試試卷.物理.18)如圖22甲所示,水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距d=0.5 m,電阻不計,左端通過導(dǎo)線與阻值R =2 W的電阻連接,右端通過導(dǎo)線與阻值RL =4 W的小燈泡L連接.在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場,CE長l =2 m,有一阻值r =2 W的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處.CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化如圖22乙所示.在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,在t=4s時使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運動.已知從t=0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中,小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化,求:

(1)通過小燈泡的電流.

(2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大。

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圖22

 

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12.(廣東惠州市2009屆高三第三次調(diào)研考試卷.物理.17)兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖23所示放置,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,

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桿與水平和豎直導(dǎo)軌之間有相同的動摩擦因數(shù)m,導(dǎo)

軌電阻不計,回路總電阻為2R。整個裝置處于磁感

應(yīng)強度大小為B,方向豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)

ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌勻速

運動時,cd桿也正好以某一速度向下做勻速運動。

設(shè)運動過程中金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好,                 圖23

重力加速度為g。求:

    (1)ab桿勻速運動的速度v1;

    (2)ab桿所受拉力F;

    (3)若測得cd桿勻速運動的速度為v2,則在cd桿向下運動路程為h過程中,整個回路

中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?

 

試題詳情

13.(山東省師大附中2009屆高三月考卷.物理.19)如圖24所示,abcd為質(zhì)量M=2 kg的導(dǎo)軌,放在光滑絕緣的水平面上,另有一根重量m=0.6 kg的金屬棒PQ平行于bc放在水平導(dǎo)軌上,PQ棒左邊靠著絕緣的豎直立柱ef(豎直立柱光滑,且固定不動),導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁場以cd為界,左側(cè)的磁場方向豎直向上,右側(cè)的磁場方向水平向右,磁感應(yīng)強度B大小都為0.8 T.導(dǎo)軌的bc段長L=0.5 m,其電阻r=0.4Ω,金屬棒PQ的電阻 R=0.2Ω,其余電阻均可不計.金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.2.若在導(dǎo)軌上作用一個方向向左、大小為F=2 N的水平拉力,設(shè)導(dǎo)軌足夠長,重力加速度g10 m/s2,試求:

(1)導(dǎo)軌運動的最大加速度;

(2)導(dǎo)軌的最大速度;

(3)定性畫出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線。                    圖24

 

試題詳情

14.(山東省青島市2009屆高三上學(xué)期期中練習(xí).物理.24.)光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L=2.0m,兩導(dǎo)軌間距離d=0.5m,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.5的電阻,其余電阻不計,軌道所在空間有垂直軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=1T,如圖25所示。有一不計電阻、質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端且與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)金屬棒ab由靜止開始自由下滑到底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=1J,g=10m/s2,則: 

試題詳情

(1)指出金屬棒ab中感應(yīng)電流的方向。

(2)棒在下滑的過程中達(dá)到的最大速度是多少?               

(3)當(dāng)棒的速度為v=2 m/s時,它的加速度是多大

20080523

                                                             圖25

(一)文字介紹

預(yù)測2009年的高考基礎(chǔ)試題仍是重點考查法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律和電路等效問題.綜合試題還是涉及到力和運動、動量守恒、能量守恒、電路分析、安培力等力學(xué)和電學(xué)知識.主要的類型有滑軌類問題、線圈穿越有界磁場的問題、電磁感應(yīng)圖象的問題等.此除日光燈原理、磁懸浮原理、電磁阻尼、超導(dǎo)技術(shù)這些在實際中有廣泛的應(yīng)用問題也要引起重視.

(二)考點預(yù)測題

試題詳情

四、考點預(yù)測

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1.如圖26所示,通有恒定電流的螺線管豎直放置,銅環(huán)R沿螺

線管的軸線加速下落。在下落過程中,環(huán)面始終保持水平,銅環(huán)

試題詳情

先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時的加速度分別為a1、a2、a3,位

試題詳情

置2處于螺線管中心,位置1、3與位置2等距離(     )

A.a(chǎn)1<a2=g          B.a(chǎn)3<a1<g                                圖26

C.a(chǎn)1=a3<a2          D.a(chǎn)3< a1<a2                               

 

試題詳情

 2.如圖27所示,與直導(dǎo)線共面的輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)豎直放置,兩點彼此絕緣,環(huán)心位于的上方。當(dāng)中通有電流且強度不斷增大的過程中,關(guān)于圓環(huán)運動的情況以下敘述正確的是(    )         

 A.向下平動      B.向上平動                                     圖27

C.轉(zhuǎn)動:上半部向紙內(nèi),下半部向紙外  

 D.轉(zhuǎn)動:下半部向紙內(nèi),上半部向紙外

 

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3.如圖28所示是一種測量通電螺線管中磁場的裝置,把一個很小的測量線圈A放在待測處,線圈與測量電量的沖擊電流計G串聯(lián),當(dāng)用雙刀雙擲開關(guān)S使螺線管的電流反向時,測量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而引起電荷的遷移,由表G測出電量Q,就可以算出線圈所在處的磁感應(yīng)強度B。已知測量線圈共有N匝,直徑為d,它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R,則被測處的磁感強度B為多大?

 

試題詳情

4.如圖29所示,磁場的方向垂直于xy平面向里。磁感強度B沿y方向沒有變化,沿x方向均勻增加,每經(jīng)過1cm增加量為1.0×10-4T,即。有一個長L=20cm,寬h=10cm的不變形的矩形金屬線圈,以v=20cm/s的速度沿x方向運動。問:

   (1)線圈中感應(yīng)電動勢E是多少?

試題詳情

 (2)如果線圈電阻R=0.02Ω,線圈消耗的電功率是多少?

  (3)為保持線圈的勻速運動,需要多大外力?機械功率是多少?

 

 

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5.如圖30所示,矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里,磁感應(yīng)強度B隨時

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文本框: 圖30間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流I的

正方向,圖31各圖中正確的是(   )

 

 

試題詳情

                                               

 

 

                           圖31

 

 

                                 

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6.如圖32所示,一個邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場; 一個邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直; 虛線框?qū)蔷ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直,ba的延長線平分導(dǎo)線框。 在t=0時, 使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動,直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域.以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強度,取逆時針方向為正.下列表示i-t關(guān)系的圖33所示中,可能正確的是 (  )      

試題詳情

    

 

 

  

 

 

圖32

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                                   圖33

 

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7.如圖34所示,直角三角形導(dǎo)線框固定在勻強磁場中,是一段面長為、電阻為的均勻?qū)Ь,的電阻可不計,長度為。磁場的磁感強度為,方向垂直紙面向里,F(xiàn)有一段長度為、電阻為、電阻為均勻?qū)w桿架在導(dǎo)線框上,開始時緊靠方向以恒定速度端滑動,滑動中始終與平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。當(dāng)滑過的距離為時,導(dǎo)線中的電流是多大?方向如何?             圖34                                                                                       

 

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8.半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場,磁感強度為B=0.2T,

磁場方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置,

試題詳情

磁場與環(huán)面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m,金屬環(huán)上分別接有燈

L1、L2,兩燈的電阻均為R =2Ω,一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良

好,棒與環(huán)的電阻均忽略不計(1)若棒以v0=5m/s的速率在環(huán)

上向右勻速滑動,求棒滑過圓環(huán)直徑OO′ 的瞬時(如圖35所         圖35

示)MN中的電動勢和流過燈L1的電流。

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(2)撤去中間的金屬棒MN,將右面的半圓環(huán)OL2O′ 以OO′ 為軸向上翻轉(zhuǎn)90º,若此時磁場隨時間均勻變化,其變化率為ΔB/Δt=4T/s,求L1的功率。                                                            

 

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文本框: 圖369.如圖36所示,處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°,下端滑連接阻值為R的電阻,勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,質(zhì)量為0.2kg,電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.                                                         

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大。

(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時,電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大。

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(3)在上問中,若R=2Ω,金屬棒中的電流方向由a到b,求磁感應(yīng)強度的大小與方向.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)                                                       

 

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10.水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L,一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿如圖37所示,金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計;均勻磁場豎直向下. 用與導(dǎo)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(dāng)改變拉力的大小時,相對應(yīng)的勻速運動速度v也會變化,v與F的關(guān)系如圖38所示(取重力加速度g=10m/s2)。

(1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動?

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(2)若m=0.5kg, L=0.5m, R=0.5;磁感應(yīng)強度B為多大?

(3)由v―F圖線的截距可求得什么物理量?其值為多少?

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文本框: 圖37

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文本框: 圖38

 

 

 

 

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11.如圖39所示,固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌,間距為L,左端接有阻值為 R的電阻,處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連,放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略.初始時刻,彈簧恰處于自然長度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0.在沿導(dǎo)軌往復(fù)運動的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.

(1)求初始時刻導(dǎo)體棒受到的安培力.

(2)若導(dǎo)體棒從初始時刻到速度第一次為零時,彈簧的彈性勢能為Ep,則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少?

(3)導(dǎo)體棒往復(fù)運動,最終將靜止于何處?從導(dǎo)體棒            

圖39

開始運動直到最終靜止的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少?                          

 

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12.如圖40所示,將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出,穿過寬度為b、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場的方向垂直紙面向里.線框向上離開磁場時的速度剛好是進(jìn)人磁場時速度的一半,線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度,然后落下并勻速進(jìn)人磁場.整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動.求:                         

(1)線框在下落階段勻速進(jìn)人磁場時的速度V2; 

(2)線框在上升階段剛離開磁場時的速度V1;                   圖40

(3)線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.                

 

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13.近期《科學(xué)》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)―――航天飛纜,航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng).飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力,它還能清理“太空垃圾”等.從1967年至1999年的17次試驗中,飛纜系統(tǒng)試驗已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來解釋。如圖41所示為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖,圖中兩個物體P、Q 的質(zhì)量分別為mP,mQ,柔性金屬纜索長為l,外有絕緣層,系統(tǒng)在近地軌道作圓周運動,運動過程中Q距地面高為h.設(shè)纜索總保持指向地心,P的速度為vP.已知地球半徑為R,地面的重力加速度為g.

(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場中運動,地磁場在纜索所在處的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面向外.設(shè)纜索中無電流,問纜索P、Q哪端電勢高?(此問中可認(rèn)為纜索各處的速度均近似等于vP)求P、Q兩端的電勢差;

(2)設(shè)纜索的電阻為R1,如果纜索兩端物體P、Q通過周圍

的電離層放電形成電流,相應(yīng)的電阻為R2,求纜索所受的安

培力多大;                  

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(3)求纜索對Q的拉力FQ 

 

 

 

 

 

 

 

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14.磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用, 圖42左是在平靜海面上某實驗船的示意圖,磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道(簡稱通道)組成, 如圖41右所示,通道尺寸a = 2.0m、b =0.15m、c = 0.10m,工作時,在通道內(nèi)沿z軸正方向加B = 8.0T的勻強磁場;沿x軸負(fù)方向加上勻強電場,使兩極板間的電壓U = 99.6V;海水沿y軸方向流過通道, 已知海水的電阻率ρ=0.20Ω?m.

 (1)船靜止時,求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向;

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(2)船以 = 5.0 m/s的速度勻速前進(jìn)。以船為參照物,海水以5.0 m/s的速率涌入進(jìn)水口,由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積,在通道內(nèi)海水的速率增加到  = 8.0 m/s, 求此時金屬板間的感應(yīng)電動勢U感 .

試題詳情

(3)船行駛時,通道中海水兩

側(cè)的電壓按U'=U -U計算,海

水受到電磁力的80% 可以轉(zhuǎn)換

試題詳情

為船的動力, 當(dāng)船以vs =5.0 m/s的速度勻速前進(jìn)時,求海水推力的功率。    圖42

 

 

 

 

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高考真題

1.【解析】對A選項,靜止的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流附近產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,通過旁邊靜止的線圈不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,A被否定;穩(wěn)恒電流周圍的穩(wěn)定磁場是非勻強磁場,運動的線圈可能會產(chǎn)生感應(yīng)電流,B符合事實;靜止的磁鐵周圍存在穩(wěn)定的磁場,旁邊運動的導(dǎo)體棒會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,C符合;運動的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流周圍產(chǎn)生運動的磁場,即周圍磁場變化,在旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,D符合。

【答案】A

2.【解析】本題考查右手定則的應(yīng)用。根據(jù)右手定則,可判斷PQ作為電源,Q端電勢高,在PQcd回路中,電流為逆時針方向,即流過R的電流為由c到d,在電阻r的回路中,電流為順時針方向,即流過r的電流為由b到a。當(dāng)然也可以用楞次定律,通過回路的磁通量的變化判斷電流方向.所以選項B正確

【答案】B

3.【解析】如圖所示,設(shè)觀察方向為面向北方,左西右東,則地磁場方向平行赤道表面向北,

若飛機由東向西飛行時,由右手定則可判斷出電動勢方向為由上

向下,若飛機由西向東飛行時,由右手定則可判斷出電動勢方向

為由下向上,A對B錯;沿著經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線運動時,速

度方向平行于磁場,金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢,C錯D對。

【答案】AD

4.【解析】在釋放的瞬間,速度為零,不受安培力的作用,只受到重力,A對。由右手定則可得,電流的方向從b到a,B錯。當(dāng)速度為時,產(chǎn)生的電動勢為,受到的安培力為,計算可得,C對。在運動的過程中,是彈簧的彈性勢能、重力勢能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,D錯。

【答案】AC

5.【解析】在x=R左側(cè),設(shè)導(dǎo)體棒與圓的交點和圓心的連線與x軸正方向成θ角,則導(dǎo)體棒切割有效長度L=2Rsinθ,電動勢與有效長度成正比,故在x=R左側(cè),電動勢與x的關(guān)系為正弦圖像關(guān)系,由對稱性可知在x=R右側(cè)與左側(cè)的圖像對稱。

【答案】A

  6.【解析】考查自感現(xiàn)象。電鍵K閉合時,電感L1和L2的電流均等于三個燈泡的電流,斷開電鍵K的瞬間,電感上的電流i突然減小,三個燈泡均處于回路中,故b、c燈泡由電流i逐漸減小,B、C均錯,D對;原來每個電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢均加載于燈泡a上,故燈泡a先變亮,然后逐漸變暗,A對。本題涉及到自感現(xiàn)象中的“亮一下”現(xiàn)象,平時要注意透徹理解。

【答案】AD.

7.【解析】該題利用導(dǎo)體在磁場中的切割模型綜合考查法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、物體平衡、牛頓第二定律和變速直線運動規(guī)律;導(dǎo)體從靜止開始又變加速到勻加速,又由勻加速到勻速直至完成全過程,環(huán)環(huán)相扣,逐步深入,循序漸進(jìn),無不滲透著經(jīng)典物理的科學(xué)思想和方法.

(1)體棒ab從A處下落時的有效切割長度為r,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:

E1Brv1,此時等效電路的電阻為R總1==4R,所以I1==,故安培力F1=BI1L1=,由牛頓第二定律得mg-F1=ma,所以a=g-,

(2)有效切割長度為2r,所以感應(yīng)電動勢為E2=2Brv,此時等效電路的電阻為R總2==3R,所以I2==,故安培力為F2=BI2L2=,因棒中電流大小始終不變,也就是速度不變,所以棒受力平衡,即mg=,v=,在無磁場區(qū)域棒做勻加速直線運動,由勻變速直線運動規(guī)律v2-v22=2gh,所以h=-,得I22=I2=,故P2=I222R2==,

(3)由牛頓第二定律F+mg-=ma,所以F=ma-mg+

【答案】(1) a=g-   (2)   (3) F=ma-mg+

8.(1)a和b不受安培力作用,由機械能守恒可知

(2)設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入無磁場區(qū)域時的速度為,剛離開無磁場區(qū)域時的速度為,

由能量守恒得:在磁場區(qū)域中,

在無磁場區(qū)域中,

解得:

(3)在無磁場區(qū)域,根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律,且平均速度,有磁場區(qū)域,棒a受到的合力

感應(yīng)電動勢  ,感應(yīng)電流,解得

根據(jù)牛頓第二定律,在t到時間內(nèi)

解得

【答案】(1)    

(2)      

 (3)

9.【解析】(1)改變電流方向,磁通量變化量為原來磁通量的兩倍,即2BS,代入公式計算得B=,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知電動勢的平均值ε=。

(2)根據(jù)數(shù)據(jù)可得B與I成正比,比例常數(shù)約為0.00125,故B=kI(或0.00125I)

(3)為了得到平均電動勢的準(zhǔn)確值,時間要盡量小,由B的計算值可看出與N和S相關(guān)聯(lián),故選擇A、B。

【答案】(1),             

(2)0.00125I(或kI)      

(3)A,B

10.【解析】正確分析線框的受力情況和運動情況是解決問題的關(guān)鍵

(1)cd邊剛進(jìn)入磁場時,做自由落體運動,線框速度v=

所以線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv=BL

(2)此時線框中電流   I=由分壓原理可得,cd兩點間的電勢差U=I()=

(3)安培力     F=BIL=   根據(jù)牛頓第二定律mg-F=ma,由a=0

解得下落高度滿足    h=

【答案】(1)E=BLv=BL  (2)U=I()=   (3)

11.【解析】導(dǎo)體棒所受的安培力為:F=BIl………………① 

由題意可知,該力的大小不變,棒做勻減速運動,因此在棒的速度從v0減小到v1的過程中,平均速度為:……………………②  

當(dāng)棒的速度為v時,感應(yīng)電動勢的大小為:E=Blv………………③  

棒中的平均感應(yīng)電動勢為:………………④  

綜合②④式可得:………………⑤   

導(dǎo)體棒中消耗的熱功率為:………………⑥   

負(fù)載電阻上消耗的熱功率為:…………⑦   

由以上三式可得:…………⑧   

  【答案】(1)    (2)

12.【解析】(1)由于列車速度與磁場平移速度不同,導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化,由于電磁感應(yīng),金屬框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流受到的安培力即為驅(qū)動力。                                             

(2)為使列車獲得最大驅(qū)動力,MN、PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強度同為最大值且反向的地方,這會使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大,導(dǎo)致框中電流最強,也會使得金屬框長邊中電流受到的安培力最大。因此,d應(yīng)為的奇數(shù)倍,即

     或       ()①

(3)由于滿足第(2)問條件:則MN、PQ邊所在處的磁感應(yīng)強度大小均為B0且方向總相反,經(jīng)短暫的時間,磁場沿Ox方向平移的距離為,同時,金屬框沿Ox方向移動的距離為。  因為v0>V,所以在時間內(nèi)MN邊掃過磁場的面積

    在此時間內(nèi),MN邊左側(cè)穿過S的磁通移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化

            

    同理,該時間內(nèi),PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化

           

    故在內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化         

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,金屬框中的感應(yīng)電動勢大小          

 根據(jù)閉合電路歐姆定律             

根據(jù)安培力公式,MN邊所受的安培力   PQ邊所受的安培力    

 根據(jù)左手定則,MN、PQ邊所受的安培力方向相同,此時列車驅(qū)動力的大小

         聯(lián)立解得     

【答案】(1)  電流受到的安培力即為驅(qū)動力   (2)   (3)

名校試題

1.【解析】若保持電鍵閉合,磁通量不變,感應(yīng)電流消失,所以鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落;正、負(fù)極對調(diào),同樣磁通量增加,由楞次定律,鋁環(huán)向上跳起.

【答案】CD

2.【解析】 是楞次定律可以判斷選項AC正確                    

【答案】AC

3.【解析】橡膠盤A在加速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的磁場在不斷增加,穿過B的磁通量不斷增加,根據(jù)楞次定律可知B正確。

【答案】B

4.【解析】矩形線框向上進(jìn)入勻強磁場時,受到向下的重力和磁場力,致使速度減小,所

以v1>v2,A正確;進(jìn)入磁場后上升階段從位置2到位置3,無磁場力,重力做負(fù)功,所以v2>v3,B錯誤;從位置2上升至最高點后再返回至位置2,無磁場力,重力做功為零,所以v2=v4,C正確;下落離開磁場的過程中,受到向下的重力和向上的磁場力,兩個力大小無法確定,所以v4與v5無法比較,D錯誤。

【答案】AC

5.【解析】當(dāng)拉力恒定時,                       

 

最終以的速度做勻速運動,則,代入的表達(dá)式中得

當(dāng)功率恒定時,

最終以的速度做勻速運動,則

代入的表達(dá)式中得

【答案】C

6.【解析】對、棒受力分析如圖所示,從能的轉(zhuǎn)化與守恒角度出發(fā),可推知外力F克服棒所受的摩擦力做功直接將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而F克服安培阻力做的功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,其功率為P=(F-f)Va,故感應(yīng)電流做功的 功率也為,C項正確.本題易錯選D,實際上它是回路的總電能的一部分。在棒上通過克服做功轉(zhuǎn)化為棒與軌道的內(nèi)能,功率.這時棒與相當(dāng)于電動機通過感應(yīng)電流而運動,把電能通過克服做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.電能的另一部分,由電流的熱效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能,電能的另一部分,由電流的熱效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能,其功率為感應(yīng)電流做功的總功率減去棒上輸出的功率,即,故D項所指正是這部分功率而非感應(yīng)電流做功的總功率.

【答案】C

7.【解析】⑴勻速時,拉力與安培力平衡,F(xiàn)=BIL

    得:                        

⑵金屬棒a切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E=BLv

    回路電流  聯(lián)立得:

⑶平衡時,棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ,

        得:θ=60°

【答案】(1)   (2)    (3)

8.【解析】(1)設(shè)ab棒離開磁場邊界前做勻速運動的速度為v,產(chǎn)生的電動勢為E = BLv…

電路中電流 I = ……………對ab棒,由平衡條件得 mg-BIL = 0…

解得 v =

(2) 由能量守恒定律:mg(d0 + d) = E + mv2

解得 ,

(3)設(shè)棒剛進(jìn)入磁場時的速度為v0,由mgd0 = mv02,得v0 =

棒在磁場中勻速時速度為v = ,則

1 當(dāng)v0=v,即d0 = 時,棒進(jìn)入磁場后做勻速直線運 

2 當(dāng)v0 < v,即d0 <時,棒進(jìn)入磁場后做先加速后勻速直線運動

3 當(dāng)v0>v,即d0時,棒進(jìn)入磁場后做先減速后勻速直線運動

【答案】(1) (2)  (3)

9.【解析】(1)勻速下降時,金屬桿勻速上升,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:

整體有:

由以上式子解得:

(2)由(1)得:                       

圖象可知:

所以解得:

【答案】(1)     (2)

10.【解析】(1)當(dāng)金屬棒勻速下滑時速度最大,設(shè)最大速度為vm,達(dá)到最大時則有

mgsinθ=F              F=ILB

                    其中   R=6R                                         所以      mgsinθ=        解得最大速度                                    

(2)R2上消耗的功率       其中                                        

     又                                          

解以上方程組可得

當(dāng)時,R2消耗的功率最大          最大功率 

 【答案】(1)  (2)          

11.【解析】(1)在t=0至t=4s內(nèi),金屬棒PQ保持靜止,磁場變化導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.電路為r與R并聯(lián),再與RL串聯(lián),電路的總電阻

=5Ω                     ①

此時感應(yīng)電動勢

=0.5×2×0.5V=0.5V          ②

通過小燈泡的電流為:=0.1A            ③

(2)當(dāng)棒在磁場區(qū)域中運動時,由導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢,電路為R與RL并聯(lián),再與r串聯(lián),此時電路的總電阻

=2+Ω=Ω       ④

由于燈泡中電流不變,所以燈泡的電流IL=0.1A,則流過棒的電流為

0.3A             ⑤

電動勢                        ⑥

解得棒PQ在磁場區(qū)域中v=1m/s                                 

【答案】(1)    0.1A       (2)運動的速度大小v=1m/s

12.【解析】(1)ab桿向右運動時,ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向為a→b,大小為E=BLv1,…   耐桿中的感應(yīng)電流方向為d→c.cd桿受到的安培力方向水平向右

    安培力大小為①   

解①、③兩式,ab桿勻速運動的速度為

(2)ab桿所受拉力F=

(3)設(shè)cd桿以v2速度向下運動h過程中,ab桿勻速運動了s距離

    整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功

   

【答案】(1)   (2)  (3)

 13.【解析】導(dǎo)軌在外力作用下向左加速運動,由于切割磁感線,在回路中要產(chǎn)生感應(yīng)電流,導(dǎo)軌的bc邊及金屬棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要隨電流的變化而變化,導(dǎo)軌受到PQ棒的摩擦力也要變化,因此導(dǎo)軌的加速度要發(fā)生改變.導(dǎo)軌向左切割磁感線時,感應(yīng)電動勢   E=BLv    ①  

感應(yīng)電流       ②  

    ③       導(dǎo)軌受到向右的安培力F 1= BIL,金屬棒PQ受到向上的安培力F2= BIL,導(dǎo)軌受到PQ棒對它的摩擦力, 

根據(jù)牛頓第二定律,有

        ④   

(1)當(dāng)剛拉動導(dǎo)軌時,v=0,由③④式可知I=0時有最大加速度am,即

m/s2  

(2)隨著導(dǎo)軌速度v增大感應(yīng)電流I增大而加速度a減小,當(dāng)a=0時,導(dǎo)軌有最大速度vm,從④式可得

 

A代入③式,得             

m/s  

20080523

當(dāng)t=t1時,v達(dá)到最大,I達(dá)到2.5 A,電流I隨時間t的變化圖線如圖所示所示.  

【答案】(1)  

m/s2  

(2)m/s    (3)如圖所示26所示

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    <fieldset id="iywhl"><dl id="iywhl"></dl></fieldset>

  1. 20080523

    (2)棒做加速度逐漸減小的變加速運動,棒到達(dá)底端時速度最大,由能量守恒定律得

       解得   m/s 

    (3)當(dāng)棒的速度為v時,感應(yīng)電動勢  E=Bdv 

    感應(yīng)電流   棒所受安培力F=BId   

    當(dāng)棒的速度為v=2 m/s時,F=1 N     由牛頓第二定律得 

    解得棒的加速度  m/s2 

    【答案】(1)由b指向a;(2)m/s;  (3)m/s2

    考點預(yù)測題

    1.【解析】銅環(huán)經(jīng)過位置1時,有磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流受磁場力方向向上,阻礙磁通量的增加,所以,; 經(jīng)過位置2時,環(huán)中磁通量最大,磁通量變化率為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,只受重力mg,故a2 =g;銅環(huán)在位置3時速度大于位置1時的速度,所以經(jīng)過位置3時磁通量變化率比位置1時大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流也大,受到的磁場力也大,且該磁場力仍然是阻礙環(huán)與磁場的相對運動,方向向上,所以a3< a1<g 。

     【答案】A、B、D.

     2.【解析】由于環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力的方向既跟直流電流產(chǎn)生的磁場方向垂直,又跟環(huán)中感應(yīng)電流方向垂直,環(huán)各部分所受的安培力的合力應(yīng)在豎直平面上,環(huán)只可能的豎直平面內(nèi)運動,故轉(zhuǎn)動不可能。如左右平動,不影響環(huán)垂直磁場的凈面積,也不影響穿過圓環(huán)的凈磁通。如向上平動,使凈面積增加,凈磁通增加,故向上平動不可能。如向下平動,使凈面積減小,凈磁通減少,滿足“效果阻礙原因”。顯然不論直導(dǎo)線中電流方向如何,只要電流強度增大,最終環(huán)的機械運動都一樣,即向下平動。反之如電流強度減小,則向上平動。

    【答案】A.

    2.法拉第電磁感應(yīng)定律問題

    3.【解析】當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)S使螺線管的電流反向時,測量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得:

                             

    由歐姆定律得:            

    由上述二式可得:

    【答案】

    4.【解析】(1)設(shè)線圈向右移動一距離ΔS,則通過線圈的磁通量變化為:,而所需時間為,  

    根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可感應(yīng)電動勢力為V.

    (2)根據(jù)歐姆定律可得感應(yīng)電流A,     

    電功率P=IE=W          

    【答案】(1) V   (2)W

    5.【解析】0-1s內(nèi)B垂直紙面向里均勻增大,則由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,方向為逆時針方向,排除A、C選項;2s-3s內(nèi),B垂直紙面向外均勻增大,同理可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針方向,排除B選項,D正確。

    【答案】D

    6.【解析】從正方形線框下邊開始進(jìn)入到下邊完全進(jìn)入過程中,線框切割磁感線的有效長度逐漸增大,所以感應(yīng)電流也逐漸拉增大,A項錯誤;從正方形線框下邊完全進(jìn)入至下邊剛穿出磁場邊界時,切割磁感線有效長度不變,故感應(yīng)電流不變,B項錯;當(dāng)正方形線框下邊離開磁場,上邊未進(jìn)入磁場的過程比正方形線框上邊進(jìn)入磁場過程中,磁通量減少的稍慢,故這兩個過程中感應(yīng)電動勢不相等,感應(yīng)電流也不相等,D項錯,故正確選項為C。

         【答案】C

    7.【解析】當(dāng)滑過時,其等效電路如圖所示.這時的有效切割長度為

    電阻:   

    總電流:

    由并聯(lián)分流關(guān)系可知:

    導(dǎo)線中的電流方向由.                      

    【答案】方向由.

    8.【解析】(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO′ 的瞬時,MN中的電動勢

    E1=B2a v=0.2×0.8×5=0.8V          

    等效電路如圖所示,流過


    同步練習(xí)冊答案