6.在磁感應強度為B=0.4
T的勻強磁場中放一個半徑r0=50 cm的圓形導軌,上面擱有互相垂直的兩根導體棒,一起以角速度ω=103
rad/s逆時針勻速轉動.圓導軌邊緣和兩棒中央通過電刷與外電路連接,若每根導體棒的有效電阻為R0=0.8 Ω,外接電阻R=3.9 Ω,如所示,求:
(1)每半根導體棒產生的感應電動勢.
(2)當電鍵S接通和斷開時兩電表示數(假定RV→∞,RA→0).
5.如圖12-10所示,AB和CD是足夠長的平行光滑導軌,其間距為l,導軌平面與水平面的夾角為θ.整個裝置處在磁感應強度為B的,方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中.AC端連有電阻值為R的電阻.若將一質量M,垂直于導軌的金屬棒EF在距BD端s處由靜止釋放,在EF棒滑至底端前會有加速和勻速兩個運動階段.今用大小為F,方向沿斜面向上的恒力把EF棒從BD位置由靜止推至距BD端s處,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.求:
(1)EF棒下滑過程中的最大速度.
(2)EF棒自BD端出發(fā)又回到BD端的整個過程中,有多少電能轉化成了內能(金屬棒、導軌的電阻均不計)?
4.如圖12-9所示,放在絕緣水平面上的兩條平行金屬導軌MN和PQ之間的寬度為l,置于磁感應強度值為B的勻強磁場中,B的方向垂直于導軌平面,導軌左端接有電阻為R,其他電阻不計,導軌右端接有電容為C的電容器,長為2l的金屬棒ab放在導軌上與導軌垂直且接觸良好,其a端絞鏈在導軌PQ上,現(xiàn)將棒以角速度ω繞a點沿水平導軌平面順時針旋轉90°角,求這個過程中通過R的總電量是多少?
3.如圖12-8所示,空間存在垂直于紙面的均勻磁場,在半徑為a的圓形區(qū)域內、外,磁場方向相反,磁感應強度的大小均為B.一半徑為b,電阻為R的圓形導線環(huán)放置在紙面內,其圓心與圓形區(qū)域的中心重合.在內、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中,通過導線截面的電量Q=_________.
變換物理模型,是將陌生的物理模型與熟悉的物理模型相比較,分析異同并從中挖掘其內在聯(lián)系,從而建立起熟悉模型與未知現(xiàn)象之間相互關系的一種特殊解題方法.巧妙地運用“類同”變換,“類似”變換,“類異”變換,可使復雜、陌生、抽象的問題變成簡單、熟悉、具體的題型,從而使問題大為簡化.
解決電磁感應電路問題的關鍵就是借鑒或利用相似原型來啟發(fā)理解和變換物理模型,即把電磁感應的問題等效轉換成穩(wěn)恒直流電路,把產生感應電動勢的那部分導體等效為內電路.感應電動勢的大小相當于電源電動勢.其余部分相當于外電路,并畫出等效電路圖.此時,處理問題的方法與閉合電路求解基本一致,惟一要注意的是電磁感應現(xiàn)象中,有時導體兩端有電壓,但沒有電流流過,這類似電源兩端有電勢差但沒有接入電路時,電流為零.
●殲滅難點訓練
1.在方向水平的、磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中,有兩根豎直放置的導體軌道cd、ef,其寬度為1 m,其下端與電動勢為12 V、內電阻為1 Ω的電源相接,質量為0.1 kg的金屬棒MN的兩端套在導軌上可沿導軌無摩擦地滑動,如圖12-6所示,除電源內阻外,其他一切電阻不計,g=10 m/s2,從S閉合直到金屬棒做勻速直線運動的過程中
A.電源所做的功等于金屬棒重力勢能的增加
B.電源所做的功等于電源內阻產生的焦耳熱
C.勻速運動時速度為20 m/s
D.勻速運動時電路中的電流強度大小是2 A
2.兩根光滑的金屬導軌,平行放置在傾角為θ的斜面上,導軌的左端接有電阻R,導軌自身的電阻可忽略不計.斜面處在勻強磁場中,磁場方向垂直于斜面向上.質量為m、電阻可不計的金屬棒ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑,并上升h高度.如圖12-7所示,在這過程中
A.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于零
B.作用于金屬棒上的各個力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和
C.恒力F與安培力的合力所做的功等于零
D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱
對電磁感應電路的考查命題,常以學科內綜合題目呈現(xiàn),涉及電磁感應定律、直流電路、功、動能定理、能量轉化與守恒等多個知識點,突出考查考生理解能力、分析綜合能力,尤其從實際問題中抽象概括構建物理模型的創(chuàng)新能力.
6.圖11-10所示,金屬棒ab質量m=5 g,放在相距L=1 m的光滑金屬導軌MN、PQ上,磁感應強度B=0.5 T,方向豎直向上,電容器的電容C=2μF,電源電動勢E=16 V,導軌距地面高度h=0.8 m.當單刀雙擲開關先擲向1后,再擲向2,金屬棒被拋到水平距離s=6.4 cm的地面上,問電容器兩端的電壓還有多大?
5.如圖11-9所示.兩根相距為L的豎直金屬導軌MN和PQ的上端接有一個電容為C的電容器,質量為m的金屬棒ab可緊貼豎直導軌無摩擦滑動,且滑動中ab始終保持水平,整個裝置處于磁感應強度為B的磁場中,不計電阻,求最后通過C的充電電流.
4.如圖11-8所示的電路,已知電池電動勢E=90 V,內阻r=5 Ω,R1=10 Ω,R2=20 Ω,板面水平放置的平行板電容器的兩極板M、N相距d=3 cm,在兩板間的正中央有一帶電液滴,其電量q=-2×10-7 C,其質量m=4.5×10-5 kg,取g=10 m/s2,問
(1)若液滴恰好能靜止平衡時,滑動變阻器R的滑動頭C正好在正中點,那么滑動變阻器的最大阻值Rm是多大?
(2)將滑動片C迅速滑到A端后,液滴將向哪個極板做什么運動?到達極板時的速度是多大?
3.如圖11-7所示,E=10 V,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,電池內阻可忽略.
(1)閉合開關K,求穩(wěn)定后通過R1的電流;
(2)然后將開關K斷開,求這以后通過R1的總電量.
圖11-7 圖11-8 圖11-9
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