2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計(jì)劃 周測(cè)九 電磁感應(yīng) 交變電流(含解析).doc
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電磁感應(yīng) 交變電流夯基提能卷 立足于練題型悟技法保底分(本試卷滿分95分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題6分,共48分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)是正確的,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)是正確的全部選對(duì)的得6分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)12019云南曲靖一中質(zhì)檢物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí),推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步下列表述正確的是()A電磁感應(yīng)現(xiàn)象是洛倫茲最先發(fā)現(xiàn)的B電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C楞次最先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)D感應(yīng)電流遵從楞次定律所描述的方向,這是能量守恒定律的必然結(jié)果答案:D解析:電磁感應(yīng)現(xiàn)象是法拉第最先發(fā)現(xiàn)的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;奧斯特最先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電磁感應(yīng)現(xiàn)象是閉合電路中產(chǎn)生了電流,是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起它的磁通量的變化,感應(yīng)電流具有的以及消耗的能,必須從引起磁通量變化的外界獲取,要在回路中維持一定的感應(yīng)電流,外界必須消耗一定的能量,選項(xiàng)D正確22019上海普陀區(qū)模擬某教室墻上有一朝南的鋼窗,當(dāng)把鋼窗左側(cè)向外推開時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A穿過(guò)窗框的地磁場(chǎng)的磁通量變大B穿過(guò)窗框的地磁場(chǎng)的磁通量不變C從推窗人的角度看,窗框中的感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針D從推窗人的角度看,窗框中的感應(yīng)電流方向是順時(shí)針答案:C解析:地磁場(chǎng)由南向北,當(dāng)朝南的鋼窗向外推開時(shí),鋼窗平面與磁場(chǎng)平行時(shí),沒有磁感線穿過(guò)鋼窗平面,穿過(guò)鋼窗平面的磁通量為0.根據(jù)楞次定律,穿過(guò)窗框平面的磁通量減小,從推窗人的角度看,窗框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤32019山西清徐中學(xué)模擬在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有兩條平行金屬導(dǎo)軌a、b,磁場(chǎng)方向垂直a、b所在的平面向下,c、d為串接有電流表、電壓表的兩金屬棒,如圖所示,兩棒以相同的水平速度向右勻速運(yùn)動(dòng),則以下結(jié)論正確的是()A電壓表有讀數(shù),電流表沒有讀數(shù)B電壓表有讀數(shù),電流表也有讀數(shù)C電壓表無(wú)讀數(shù),電流表有讀數(shù)D電壓表無(wú)讀數(shù),電流表也無(wú)讀數(shù)答案:D解析:當(dāng)兩棒以相同的水平速度向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路的磁通量不變,沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流表沒有讀數(shù)電壓表是由電流表改裝而成的,核心的部件是電流表,沒有電流,指針不偏轉(zhuǎn),電壓表也沒有讀數(shù)A、B、C錯(cuò)誤,故D正確4.2019山東泰安模擬如圖在豎直方向上的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2中,各放入一個(gè)完全一樣的水平金屬圓盤a和b,它們可繞豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)用導(dǎo)線將a盤中心與b盤邊緣相連,b盤中心與a盤邊緣相連從上向下看,當(dāng)a盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()Ab盤總是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)B若B1、B2同向,b盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C若B1、B2反向,b盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)Db盤總是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)答案:C解析:若B1、B2都豎直向上,從上向下看,當(dāng)a盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其半徑切割磁感線,感應(yīng)電流從aObOa;b盤電流從bO,根據(jù)左手定則,安培力沿逆時(shí)針?lè)较?俯視);若B1、B2都豎直向下,從上向下看,當(dāng)a盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其半徑切割磁感線,感應(yīng)電流從OaObO;b盤電流從Ob,根據(jù)左手定則,安培力沿逆時(shí)針?lè)较?俯視);若B1向上,B2向下,從上向下看,當(dāng)a盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其半徑切割磁感線,感應(yīng)電流從aObOa;b盤電流從bO,根據(jù)左手定則,安培力沿順時(shí)針?lè)较?俯視);若B1向下,B2向上,從上向下看,當(dāng)a盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其半徑切割磁感線,感應(yīng)電流從OaObO;b盤電流從Ob,根據(jù)左手定則,安培力沿順時(shí)針?lè)较?俯視)故A、B、D錯(cuò)誤C正確52019北京通州區(qū)摸底如圖甲所示,在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)單匝線圈與一個(gè)電容器相連,線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,電容器的電容C60 F,穿過(guò)線圈的磁通量隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,下列說(shuō)法正確的是()A電容器下極板電勢(shì)高于上極板B線圈中磁通量的變化率為3 Wb/sC電容器兩極板間電壓為2.0 VD電容器所帶電荷量為120 C答案:C解析:根據(jù)楞次定律,可判斷出電容器上極板電勢(shì)高于下極板,A錯(cuò)誤;根據(jù)圖象可得線圈中磁通量的變化率為 Wb/s2 Wb/s,B錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有En2.0 V,C正確;根據(jù)QCU,可得電容器所帶電荷量為Q601062.0 C1.20104 C,D錯(cuò)誤6.2019四川廣安等四市檢測(cè)如圖所示,總電阻為R的金屬絲圍成的單匝閉合直角三角形PQM線圈,P30,PQL,QM邊水平圓形虛線與三角形PQM相切于Q、D兩點(diǎn),該區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化關(guān)系為BB0kt(k0,B00),則t0時(shí),PQ邊所受的安培力()A方向向右,大小為B方向向左,大小為C方向向右,大小為D方向向左,大小為答案:A解析:由楞次定律可知,PQM中感應(yīng)電流為逆時(shí)針?lè)较?,PQ邊的電流方向由P到Q,由左手定則可知,PQ所受的安培力方向向右;圓形磁場(chǎng)的半徑為rLtan30tan30,則線圈中的感應(yīng)電流大小Ik,則PQ邊所受安培力FBI2rB0,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤72019福建漳州檢測(cè)(多選)如圖,理想變壓器的原線圈與二極管一起接在u220sin100t(V)的交流電源上,副線圈接有R55 的電阻,原、副線匝數(shù)比為2:1.假設(shè)該二極管的正向電阻為零,反向電阻為無(wú)窮大,電流表為理想電表,則()A交流電源的頻率為100 HzB副線圈的輸出功率為110 WC變壓器的輸入功率等于輸出功率D電流表的讀數(shù)為1 A答案:BC解析:交流電源的頻率為f Hz50 Hz.選項(xiàng)A錯(cuò)誤;交流電源電壓的有效值為U220 V,設(shè)原線圈輸入電壓有效值為U1,則T,解得U1110 V,則副線圈電壓有效值為U2U155 V,副線圈的輸出功率P2 W110 W,選項(xiàng)B正確;理想變壓器的輸入功率等于輸出功率,選項(xiàng)C正確;電流表的讀數(shù)為I2 A A,選項(xiàng)D錯(cuò)誤8.如圖所示為一理想變壓器,其原線圈與副線圈的匝數(shù)比n1:n23:1,a、b、c、d為4個(gè)完全相同的小燈泡,E為輸出電壓有效值恒定的交流電源,S為單刀雙擲開關(guān)已知當(dāng)S向上閉合時(shí),b、c、d三個(gè)小燈泡都能正常發(fā)光,則當(dāng)S向下閉合時(shí)()A4個(gè)小燈泡都能正常發(fā)光B4個(gè)小燈泡都比正常發(fā)光時(shí)要暗Ca能正常發(fā)光,b、c、d比正常發(fā)光時(shí)要暗Db、c、d能正常發(fā)光,a比正常發(fā)光時(shí)要暗答案:B解析:設(shè)燈泡的額定電壓為U,則電源的電壓E3U,當(dāng)S向下閉合時(shí),設(shè)b、c、d燈泡兩端的電壓為U,燈泡b、c、d中的電流均為I,則根據(jù)電流與匝數(shù)成反比可知a燈泡中的電流為I,則a燈泡兩端的電壓為U,則E4U,所以UR2,不計(jì)線圈L的直流電阻,A為理想電流表在某一時(shí)刻t1突然斷開開關(guān)S,則通過(guò)電流表的電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是()答案:D解析:原先開關(guān)S閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),通過(guò)兩電阻的電流大小分別為I1、I2,且由R1R2可知I1I2,斷開開關(guān),原來(lái)通過(guò)R1的電流I1立即消失,自感線圈阻礙自身電流變化,瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電流I2流過(guò)電阻R1,其方向與原來(lái)流過(guò)電阻R1的電流方向相反,該電流逐漸減小最后為0.選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤32019江西撫州模擬(多選)電磁爐采用感應(yīng)電流(渦流)加熱的原理,通過(guò)電子線路產(chǎn)生交變磁場(chǎng),把鐵鍋放在爐面上時(shí),在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流以加熱食品等它具有升溫快、效率高、體積小、安全性好等優(yōu)點(diǎn)下列關(guān)于電磁爐的說(shuō)法中正確的是()A電磁爐面板可采用陶瓷材料,發(fā)熱部分為鐵鍋底部B電磁爐面板可采用金屬材料,通過(guò)面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品C電磁爐可以用陶瓷器皿作為鍋具對(duì)食品加熱D可以通過(guò)改變電子線路的頻率來(lái)改變電磁爐的功率答案:AD解析:電磁爐面板如果用金屬材料制成,使用電磁爐時(shí),面板材料發(fā)生電磁感應(yīng)要損失電能,電磁爐面板要用絕緣材料制作,發(fā)熱部分為鐵鍋底部,如以陶瓷器皿等絕緣材料為鍋體,則不能產(chǎn)生渦流,起不到加熱作用,故A正確,B、C錯(cuò)誤;鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān),故D正確4.2019四川成都七中診斷如圖,EOF和EOF為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界,其中EOEO,F(xiàn)OFO且EOOF,OO為EOF的角平分線,O、O間的距離為L(zhǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過(guò)磁場(chǎng),t0時(shí)刻恰好位于圖示位置,規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?,則感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象可能正確的是()答案:C解析:在整個(gè)正方形導(dǎo)線框通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,切割磁感線的邊框?yàn)閮韶Q直邊框,兩水平邊框不切割磁感線由于正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過(guò)磁場(chǎng),則有:從開始到左邊框到達(dá)O之前,導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線的有效長(zhǎng)度隨時(shí)間均勻增加根據(jù)EBLv得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間也均勻增加,由于電阻不變,所以感應(yīng)電流i也隨時(shí)間均勻增加根據(jù)右手定則判斷出感應(yīng)電流的方向,結(jié)合導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正方向,得出開始時(shí)i為正方向;當(dāng)左邊框到達(dá)O之后,由于進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線的有效長(zhǎng)度不變,所以感應(yīng)電流i不變電流方向?yàn)檎较颍划?dāng)左邊框到達(dá)OO中點(diǎn),右邊框即將進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線時(shí),接下來(lái)由于左邊框的切割磁感線的有效長(zhǎng)度在減小,而右邊框切割磁感線的有效長(zhǎng)度在增大,而左右邊框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相反,所以整個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間也均勻減小電流也均勻減小,方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虍?dāng)左邊框到達(dá)距O點(diǎn)時(shí),左右邊框切割磁感線的有效長(zhǎng)度相等,此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0,電流為0.再往后跟前面過(guò)程相反故C正確,A、B、D錯(cuò)誤52019河南模擬(多選)如圖甲所示,靜止在水平面上的等邊三角形金屬閉合線框,匝數(shù)n10,總電阻R2.5 ,邊長(zhǎng)L0.3 m,處在兩個(gè)半徑均為r0.1 m的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框頂點(diǎn)與右側(cè)圓心重合,線框底邊與左側(cè)圓直徑重合,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1垂直水平面向外,B2垂直水平面向里,B1、B2隨時(shí)間t的變化如圖乙所示,線框一直處于靜止?fàn)顟B(tài),計(jì)算過(guò)程中近似取3.下列說(shuō)法正確的是()At0時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為0.5 WbBt0.2 s時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5 VC00.3 s內(nèi)通過(guò)線框橫截面的電荷量為0.18 CD線框具有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)答案:BC解析:t0時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量為B1r2B2r20.025 Wb,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,t0.2 s時(shí)刻線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Enn1.5 V,選項(xiàng)B正確;在00.3 s內(nèi)通過(guò)線框橫截面的電荷量qtt0.18 C,選項(xiàng)C正確;由楞次定律可知,線框垂直紙面向外的磁通量增大,感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较颍鶕?jù)左手定則判斷出安培力向右,所以線框有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),選項(xiàng)D錯(cuò)誤6.2019遼寧凌源模擬(多選)如圖所示,一根直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng),其兩端放在位于水平面內(nèi)、間距也為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌上,并與之接觸良好,導(dǎo)體棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控電阻,導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面t0時(shí)刻,給導(dǎo)體棒一個(gè)平行于導(dǎo)軌的水平初速度v0,此時(shí)可控電阻的阻值為R0,在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)可控電阻的變化使導(dǎo)體棒中的電流保持恒定,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,導(dǎo)體棒一直在磁場(chǎng)中,下列說(shuō)法正確的是()A導(dǎo)體棒的加速度大小始終為aB導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到停止的時(shí)間為tC導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到停止的時(shí)間內(nèi),回路產(chǎn)生的焦耳熱為mvD導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到停止的時(shí)間內(nèi),回路產(chǎn)生的焦耳熱為mv答案:ABC解析:由右手定則和左手定則可得,導(dǎo)體棒受到安培力水平向左,導(dǎo)體棒向右做減速運(yùn)動(dòng),在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)可控電阻的變化使導(dǎo)體棒中的電流I保持恒定,對(duì)導(dǎo)體棒由牛頓第二定律可得BILma,導(dǎo)體棒向右做勻減速運(yùn)動(dòng),結(jié)合EBLv,I可得,ma,可知導(dǎo)體棒的加速度大小始終為a,故A正確;由導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動(dòng)可得vv0at,導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到停止的時(shí)間為t,故B正確;根據(jù)能量守恒定律可知,導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,回路產(chǎn)生的焦耳熱為Qmv,故C正確,D錯(cuò)誤72019廣東肇慶模擬(多選)如圖甲為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)易模型在風(fēng)力的作用下,風(fēng)葉帶動(dòng)與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng),風(fēng)葉的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比某一風(fēng)速時(shí),線圈中產(chǎn)生的電流如圖乙所示下列說(shuō)法中正確的是()A磁鐵的轉(zhuǎn)速為10 r/sB圖乙中電流的表達(dá)式為i0.6sin10t (A)C風(fēng)速加倍時(shí)線圈中電流的有效值為0.6 AD風(fēng)速加倍時(shí)電流的表達(dá)式為i1.2sin10t (A)答案:BC解析:由圖乙可知,線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T0.2 s,角速度為 10 rad/s,根據(jù)2n可知轉(zhuǎn)速為5 r/s,圖乙中電流的表達(dá)式為i0.6 sin10t(A),故A錯(cuò)誤,B正確;由轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成正比可知,當(dāng)風(fēng)速加倍時(shí),轉(zhuǎn)速也加倍,則此時(shí)電流的最大值Im1.2 A,則電流的表達(dá)式為i1.2sin20t (A),則電流的有效值為 A0.6 A,故C正確,D錯(cuò)誤8.2019福建龍巖質(zhì)檢(多選)如圖所示,有一個(gè)“”形鐵芯上繞有兩個(gè)線圈,鐵芯的三個(gè)豎直部分截面積相同,當(dāng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)都不能穿出鐵芯,并且在分支處分成完全相等的兩部分,現(xiàn)在給線圈1加電壓為U0的正弦式交流電,2接一負(fù)載電阻,此時(shí)線圈1中的電流為I0,線圈2中的電流為I0,則線圈1、2的匝數(shù)比k及線圈2兩端的電壓U為(忽略線圈的電阻及鐵芯中由于渦流而造成的電能損失)()AU2U0 BU4U0Ck Dk答案:AC解析:原線圈中的磁通量為時(shí),副線圈中的磁通量為,所以2,所以U0n1,Un2n2,又U0I0UI0,所以U2U0,k,即A、C正確,B、D錯(cuò)誤二、非選擇題(本題包括4小題,共47分)9(11分)兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì),導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為.在導(dǎo)軌所在平面內(nèi),分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)把一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上,在外力作用下保持靜止,導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的導(dǎo)體棒電阻為R1.完成下列問(wèn)題:(1)如圖甲,金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)內(nèi)阻為r的直流電源,撤去外力后導(dǎo)體棒仍能靜止,求直流電源的電動(dòng)勢(shì);(2)如圖乙,金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)阻值為R2的定值電阻,撤去外力讓導(dǎo)體棒由靜止開始下滑,在加速下滑的過(guò)程中,當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí),求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度;(3)求第(2)問(wèn)中導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度答案:(1)(2)gsin(3)解析:(1)回路中的電流為I,導(dǎo)體棒受到的安培力為F安BIL,對(duì)導(dǎo)體棒受力分析知F安mgsin.聯(lián)立上面三式解得E.(2)當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv,此時(shí)電路中電流I,導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL.根據(jù)牛頓第二定律有mamgsin,解得agsin.(3)當(dāng)mgsin時(shí),導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm,可得vm.10(12分)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面BA的延長(zhǎng)線通過(guò)圓導(dǎo)軌中心O,裝置的俯視圖如圖所示整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向豎直向下在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略重力加速度大小為g.求:(1)通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??;(2)外力的功率答案:(1),方向由C向D(2)mgr解析:(1)在t時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒掃過(guò)的面積為St(2r)2r2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端因此,通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端由歐姆定律可知,通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足I聯(lián)立式得I(2)在豎直方向有mg2N0式中,由于質(zhì)量分布均勻,內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)體棒的支持力大小相等,其值為N.兩導(dǎo)軌對(duì)運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動(dòng)摩擦力均為fN在t時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過(guò)的弧長(zhǎng)分別為l1rtl22rt克服摩擦力做的總功為Wff(l1l2)在t時(shí)間內(nèi),消耗在電阻R上的功為WRI2Rt根據(jù)能量守恒定律知,外力在t時(shí)間內(nèi)做的功為WWfWR外力的功率為P由至式得Pmgr.11(12分)如圖甲所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5 T,其方向垂直于傾角為30的斜面向上絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計(jì)),MP和NP長(zhǎng)度均為2.5 m,MN連線水平,長(zhǎng)為3 m以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn),OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox.一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD,長(zhǎng)度d為3 m,質(zhì)量m為1 kg,電阻R為0.3 ,在拉力F的作用下,從MN處以恒定速度v1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)g取10 m/s2.(1)求金屬桿CD運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及運(yùn)動(dòng)到x0.8 m處電勢(shì)差UCD;(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式,并在圖乙中畫出Fx關(guān)系圖象;(3)求金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱答案:(1)E1.5 VUCD0.6 V(2)F12.53.75x(N)(0x2),圖象見解析(3)Q7.5 J解析:(1)金屬桿CD在勻速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv(ld),代入數(shù)值得E1.5 V.當(dāng)x0.8 m時(shí),金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢(shì)差為零(被短路),設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長(zhǎng)度為l外,則l外dd,OP ,得l外1.2 m.由楞次定律判斷D點(diǎn)電勢(shì)高,故CD兩端電勢(shì)差UCDBl外v0.6 V.(2)桿在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度l與位置x的關(guān)系是ld3x,對(duì)應(yīng)的電阻R1R,電流I,桿受到的安培力F安BIl7.53.75x,根據(jù)平衡條件得FF安mgsin,得F12.53.75x(N)(0x2),畫出的Fx圖象如圖所示(3)外力F所做的功WF等于Fx圖線與x軸所圍成的圖形的面積,即WF2 J17.5 J.而桿的重力勢(shì)能增加量Epmgsin,故全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱QWFEp7.5 J.12(12分)如圖所示,MN、PQ是兩條水平、平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈與電阻R20 組成閉合回路,變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1:n21:10,導(dǎo)軌寬L5 m質(zhì)量m2 kg、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上,在水平外力F作用下,從t0時(shí)刻開始在圖示的兩虛線范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律是v2sin20t(m/s)垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B4 T導(dǎo)軌、導(dǎo)線和線圈電阻均不計(jì)求:(1)ab棒中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式;ab棒中產(chǎn)生的是什么電流?(2)電阻R上的電熱功率P.(3)從t0到t10.025 s的時(shí)間內(nèi),外力F所做的功答案:(1)E40sin20t(V),正弦交流電(2)4103 W(3)104 J解析:(1)ab棒中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為EBLv40sin20t(V)故ab棒中產(chǎn)生的是正弦式交變電流(2)設(shè)原線圈上電壓的有效值為U1,則U120 V設(shè)副線圈上電壓的有效值為U2,則解得U2200 V電阻R上的電熱功率P4103 W(3)由以上分析可知,該正弦交流電的周期T0.1 s從t0到t10.025 s,經(jīng)歷了四分之一個(gè)周期設(shè)在這段時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q,則Q100 J在t10.025 s時(shí)刻,ab棒的速度為v,則v2sin20t12 m/s由能量守恒定律可得這段時(shí)間內(nèi)外力F做的功WQmv2104 J- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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