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2019-2020年高二物理 寒假作業(yè) 第14天 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 新人教版.doc

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2019-2020年高二物理 寒假作業(yè) 第14天 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 新人教版.doc

2019-2020年高二物理 寒假作業(yè) 第14天 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題 新人教版考綱要求:難易程度:如圖所示,在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場中,垂直于磁場方向水平放著兩根相距為h=0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,導(dǎo)軌電阻忽略不計,在兩根導(dǎo)軌的端點N、Q之間連接一阻值R=0.3 的電阻,導(dǎo)軌上跨放著一根長為L=0.2 m,每米阻值r=2.0 的金屬棒ab,金屬棒與導(dǎo)軌正交放置,交點為c、d,當(dāng)金屬棒在水平拉力作用于以速度v=4.0 m/s向左做勻速運動時,則下列說法正確的是A金屬棒a、b兩端點間的電勢差為0.2 VB水平拉金屬棒的力的大小為0.02 NC金屬棒a、b兩端點間的電勢差為0.32 VD回路中的發(fā)熱功率為0.06 W【參考答案】BC【試題解析】金屬棒cd段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Ecd=Bhv=0.50.14 V=0.2 V;cdQN中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為;金屬棒ab兩端的電勢差等于Uac、Ucd、Udb三者之和,由于Ucd=EcdIrcd,所以Uab=EabIrcd=BLvIrcd=0.32 V,故A錯誤,C正確;使金屬棒勻速運動的外力與安培力是一對平衡力,方向向左,大小為F=F安=BIh=0.50.40.1 N=0.02 N,選項B正確;回路中的熱功率P熱=I2(R+hr)=0.08 W,D錯誤?!久麕燑c睛】本題是電磁感應(yīng)與電路知識的綜合,要區(qū)分清楚哪部分電路是電源,哪部分是外部分,以及ab兩端點間的電勢差與感應(yīng)電動勢的關(guān)系?!局R補(bǔ)給】電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個常見解法1排除法:定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(增大還是減?。?、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是物理量的正負(fù),排除錯誤的選項。2函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對圖象作出分析和判斷,這未必是最簡捷的方法,但卻是最有效的方法。如圖所示,足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ水平放置,導(dǎo)軌間距為L,一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場向下垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌上端M與P間接有電容為C的電容器,金屬棒開始靜止?,F(xiàn)對金屬棒施加一水平向右、大小為F的恒力作用,不計一切摩擦和電阻,則經(jīng)過時間t的過程中A金屬棒可能做變加速運動B金屬棒中的電流恒定C電容器所帶電荷量D電容器儲存的電場能為如圖,由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中APQ中電流一直增大BPQ中電流一直減小C線框消耗的電功率先增大后減小D線框消耗的電功率先減小后增大如圖所示,MN、PQ是傾角為的兩平行光滑且足夠長的金屬軌道,其電阻忽略不計。空間存在著垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)體棒ab、cd垂直于軌道放置,且與軌道接觸良好,每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為r,軌道寬度為L,與軌道平行的絕緣細(xì)線一端固定,另一端與ab棒中點連接,細(xì)線承受的最大拉力Tm=2mgsin 。今將cd棒由靜止釋放,則細(xì)線被拉斷時,cd棒的A速度大小是B速度大小是C加速度大小是2gsin D加速度大小是0如圖,線圈abcd固定于分布均勻的磁場中,磁場方向垂直線圈平面。當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化時,該磁場對ab邊的安培力大小恒定。下列描述B隨t變化的圖象中,可能正確的如圖,兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌、傾斜放置,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端與水平放置的兩金屬板M、N相連,板間距離足夠大,板間有一帶負(fù)電的塵埃,金屬棒水平跨放在導(dǎo)軌上,下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好?,F(xiàn)同時由靜止釋放帶電塵埃和金屬棒,則A金屬棒最終沿金屬導(dǎo)軌勻速下滑B金屬棒一直沿金屬導(dǎo)軌加速下滑C金屬棒下滑過程中M板電勢高于N板電勢D帶電塵埃一直向著N板運動,最終做勻速直線運動如圖所示,水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ處于豎直向下的足夠大的勻強(qiáng)磁場中,導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌右端接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m,電阻為r的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置,并與導(dǎo)軌接觸良好?,F(xiàn)使金屬棒以某初速度向左運動,它先后經(jīng)過位置a、b后,到達(dá)位置c處剛好靜止。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,金屬棒經(jīng)過a、b處的速度分別為v1、v2,a、b間距離等于b、c間距離,導(dǎo)軌電阻忽略不計。下列說法中正確的是A金屬棒運動到a處時的加速度大小為B金屬棒運動到b處時通過電阻R的電流方向由Q指向NC金屬棒在ab與bc過程中通過電阻R的電荷量相等D金屬棒在a處的速度v1是其在b處速度v2的倍U形導(dǎo)線框MNQP水平放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,導(dǎo)線MN和PQ足夠長,間距為0.5 m,橫跨在導(dǎo)線框上的導(dǎo)體棒ab的電阻r=1.0 ,接在NQ間的電阻R=4.0 ,電壓表為理想電表,其余電阻不計。導(dǎo)體棒在水平外力作用下以速度=2.0 m/s向左做勻速直線運動,不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)線框間的摩擦。求:(1)通過電阻及ab的電流方向如何?(2)電壓表的示數(shù)為多少?(3)若某一時刻撤去水平外力,則從該時刻起,在導(dǎo)體棒運動1.0 m的過程中,通過導(dǎo)體棒的電荷量為多少?【參考答案】,D正確。C 設(shè)導(dǎo)體棒的長度為,磁感應(yīng)強(qiáng)度為,導(dǎo)體棒的速度保持不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)的電動勢不變,設(shè)線框左邊的電阻為,則左右兩邊線框的電阻為,流過PQ的電流,可以看出當(dāng)PQ從靠近ad向bc靠近過程中,從零增大到3R,從而可以判斷電流先減小后增大,故AB項錯誤;電源的內(nèi)阻為,PQ從靠近ad向bc靠近過程中,外電路的并聯(lián)等效電阻從零增大到0.75R又減小到零,外電路的電阻等于電源內(nèi)阻的時候消耗的功率最大,所以外電路的功率應(yīng)該先增大后減小,故C正確,D項錯誤。AD 細(xì)線被拉斷時,拉力達(dá)到,根據(jù)平衡條件有,可得ab棒所受安培力,由于兩棒的電流相等,所受安培力大小相等,由,可得cd棒的速度,A正確,B錯誤;對cd棒,根據(jù)牛頓第二定律有,得a=0,C錯誤,D正確。B 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時,線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為:,感應(yīng)電流為:,安培力為:,聯(lián)立得:,由公式可知,安培力恒定,若磁場B增大,則減小,若B減小,則增大,所以四個圖象中只有B正確?!久麕燑c睛】當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時,線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,由法拉第電磁感應(yīng)定律即可表達(dá)出感應(yīng)電動勢,再由歐姆定律和安培力的表達(dá)式即可求出B的變化。【名師點睛】金屬棒沿光滑導(dǎo)軌加速下滑,棒中有感應(yīng)電動勢而對電容器充電,充電電流通過金屬棒時受安培力作用,只有金屬棒速度增大時才有充電電流,因此總有mgsinBIl>0,由右手定則判斷電勢高低。BC 金屬棒運動到a處時,有,安培力,由牛頓第二定律得加速度,A錯誤;金屬棒運動到b處時,由右手定則判斷知,通過電阻的電流方向由Q指向N,B正確;金屬棒在ab過程中,通過電阻的電荷量,同理,在bc的過程中,通過電阻的電荷量,由于,可得,C正確;在bc的過程中,對金屬棒運用動量定理得:,而,解得,同理,在ac的過程中,對金屬棒運用動量定理得:,而,解得,因,因此,D錯誤。則電阻R兩端的電壓為則電壓表的示數(shù)為0.16 V(3)由,得,通過導(dǎo)體棒的電荷量為:【名師點睛】本題是電磁感應(yīng)與電路知識的綜合,要掌握電磁感應(yīng)和電路的基本規(guī)律,對于電磁感應(yīng)中復(fù)雜的電路問題常常要畫等效電路研究。

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