23.(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1
感應(yīng)電流 2
方向:逆時(shí)針(見右圖)
(2)秒時(shí), 3
4
5
(3)總磁通量不變 6
2 (01北京、內(nèi)蒙古、安徽卷)
|
圖所示.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為,電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì).在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行.開始時(shí),棒靜止,棒有指向棒的初速度(見圖).若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸,求:
(1)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少.
(2)當(dāng)棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊?sub>時(shí),棒的加速度是多少?
6.(08上海卷)老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察:一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán),橫桿克繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán),后又取出插向另一個(gè)小環(huán),同學(xué)們看到的現(xiàn)象是( )
A.磁鐵插向左環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
B.磁鐵插向右環(huán),橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
D. 無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán),橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
答案:B
解析:左環(huán)沒有閉合,在磁鐵插入過程中,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,故橫桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。右環(huán)閉合,在磁鐵插入過程中,產(chǎn)生感應(yīng)電流,橫桿將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
02(江蘇、河南卷)1.如圖所示,在一均勻磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd,線框處于水平面內(nèi),磁場(chǎng)與線框平面垂直,R為一電阻,ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿,它可在ab、cd上無摩擦地滑動(dòng)。桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)。開始時(shí),給ef一個(gè)向右的初速度,則 A
A ef將減速向右運(yùn)動(dòng),但不是勻減速 B ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng),最后停止
C ef將勻速向右運(yùn)動(dòng) D ef將往返運(yùn)動(dòng)
04(江蘇卷)2.如圖所示,一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外.一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框abcd,沿紙面由位置1(左)勻速運(yùn)動(dòng)到位置2(右).則 D
A. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)?i style='mso-bidi-font-style:normal'>a→b→c→d→a
B. 導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí),感應(yīng)電流方向?yàn)?i style='mso-bidi-font-style:normal'>a→d→c→b→a
C. 導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí),受到的安培力方向水平向右
D. 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí).受到的安培力方向水平向左
04(全國(guó)卷)3 .一矩形線圓位于一隨時(shí)間t變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),
磁場(chǎng)方向垂直線圈所在的平面(紙面)向里,
如圖1所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律
如圖2所示。以I表示線圈中的感應(yīng)電流,以
圖1中線圈上箭頭所示方向的電流為正,則以
下的I-t圖中正確的是( A )
04(全國(guó)卷) 4.如圖所示,在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直于
xy平面(紙面)向里。具有一定電阻的矩形線框abcd位于xy
平面內(nèi),線框的ab邊與y軸重合。令線框從t=0的時(shí)刻起由靜
止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng),則線框中的感應(yīng)電流I(取
逆時(shí)針方向的電流為正)隨時(shí)間t的變化圖線I-t圖可能是下D
圖中的哪一個(gè)?
05(廣東卷)5 如圖3所示,兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同水
平面,導(dǎo)軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路。導(dǎo)體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧,兩棒的中間用細(xì)線綁住,它們的電阻均為R,回路上其余部分的電阻不計(jì)。在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。開始時(shí),導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷細(xì)線后,導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中 AD
A.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B.兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同
C.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒
D.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒
05(廣東卷)6.在物理學(xué)發(fā)展的過程中,許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類歷史的進(jìn)步。在對(duì)以下幾位物理學(xué)家所作科學(xué)貢獻(xiàn)的敘述中,不正確的說法是 (A)
A.庫(kù)倫發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) B.愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象
C.法拉第發(fā)現(xiàn)了磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律
D.牛頓提出的萬有引力定律奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)
05(遼寧卷)7 .如圖4所示,兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd、b、d間連有一固定電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi)),F(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v(如圖)做勻速運(yùn)動(dòng)。令U表示MN兩端電壓的大小,則 ( A )
A.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d
B.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b
C.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由b到d
D.流過固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b
05(河北、河南、安徽、山西)8 .圖中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),虛線間的距離為l,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈, ad與bc間的距離也為l。t=0時(shí)刻,bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合(如圖),F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正,則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是( B)
05(河北、河南、安徽、山西)9 .如圖,在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方
向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子,以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向,由小孔O射入磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)重力,不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域,其中。哪個(gè)圖是正確的?(A
05(四川、陜西、貴州、云南、新疆、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙)10 .如圖,閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N 極朝下。當(dāng)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)
時(shí)(但未插入線圈內(nèi)部),B
A.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互吸引
B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥
C. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互吸引
D.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互排斥
06(陜西卷)11 .如圖,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aob(在紙面內(nèi)),磁場(chǎng)方向垂直于紙面朝里,另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于oa、ob放置。保持導(dǎo)軌之間接觸良好,金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì),F(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過程:A
①以速度v移動(dòng)d,使它與ob的距離增大一倍;②再以速率v移動(dòng)c,使它與oa的距離減小一半;③然后,再以速率2v移動(dòng)c,使它回到原處;④最后以速率2v移動(dòng)d,使它也回到原處。
設(shè)上述四個(gè)過程中通過電阻R的電量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4,則
A.Q1=Q2=Q3=Q4 B.Q1=Q2=2Q3=2Q4
C.2Q1=2Q2=Q3=Q4 D.Q1≠Q2=Q3≠Q4
06(北京卷)12 如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里,一帶電微粒從磁場(chǎng)邊界d點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向射入,沿曲線dpa打到屏MN上的a點(diǎn),通過pa段用時(shí)為I2若該微粒經(jīng)過P點(diǎn)時(shí),與一個(gè)靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個(gè)新微粒,最終打到屏MN上。兩個(gè)微粒所受重力均忽略。新微粒運(yùn)動(dòng)的D A.軌跡為pb,至屏幕的時(shí)間將小于t B.軌跡為pc,至屏幕的時(shí)間將大于t C.軌跡為pb,至屏幕的時(shí)間將等于t D.軌跡為pa,至屏幕的時(shí)間將大于t 06(四川卷)13 .如圖所示,接有燈泡L的平行金屬導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一導(dǎo)體桿與兩導(dǎo)軌良好接觸并做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)情況與彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的情況相同。圖中O位置對(duì)應(yīng)于彈簧振子的平衡位置,P、Q兩位置對(duì)應(yīng)于彈簧振子的最大位移處。若兩導(dǎo)軌的電阻不計(jì),則D
A.桿由O到P的過程中,電路中電流變大
B.桿由P到Q的過程中,電路中電流一直變大
C.桿通過O處時(shí),電路中電流方向?qū)l(fā)生改變
D.桿通過O處時(shí),電路中電流最大
07寧夏理綜 14、電阻R、電容C與一線圈連成閉合電路,條形磁鐵靜止于線圈的正上方,N極朝下,如圖所示,F(xiàn)使磁鐵開始自由下落,在N極接近線圈上端的過程中,流過R的電流方向和電容器極板的帶電情況是D
A.從a到b,上極板帶正電
B.從a到b,下極板帶正電
C.從b到a,上極板帶正電
D.從b到a,下極板帶正電
07全國(guó)理綜Ⅰ 15如圖所示,LOO/L/為一折線,它所形成的兩個(gè)角∠LO O/和∠OO/L/均為45°。折線的右邊有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向垂直于紙面向里,一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿垂直于OO/的方向以速度v作勻速直線運(yùn)動(dòng),在t=0的刻恰好位于圖中所示位置。以逆時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向,在下面四幅圖中能夠正確表示電流-時(shí)間(I-t)關(guān)系的是(時(shí)間以l/v為單位)D
07山東理綜 16、用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框,以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示。在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是B
A.Ua<Ub<Uc<Ud B.Ua<Ub<Ud<Uc
C.Ua=Ub<Uc=Ud D.Ub<Ua<Ud<Uc
07上海 17、取兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線,用其中一根繞成如圖(a)所示的螺線管,當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),測(cè)得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,若將另一根長(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成如圖(b)所示的螺線管,并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時(shí),則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為A
A.0 B.0.5B
C.B D.2 B
06(天津卷)18 . 在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈,規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖1所示,當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間如圖2變化時(shí),圖3中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是( A )
06(江蘇卷)19 .關(guān)于多用電表的使用,下列說法中正確的是 ( A )
A.用電流擋測(cè)電流或用電壓擋測(cè)電壓前,必須檢查機(jī)械零點(diǎn) B.用電阻擋測(cè)電阻前,不需要檢查機(jī)械零點(diǎn)
C.用電阻擋測(cè)電阻時(shí),若從一個(gè)倍率變換到另一個(gè)倍率,不需要重新檢查歐姆零點(diǎn)
D.用電阻擋測(cè)電阻時(shí),被測(cè)電阻的阻值越大,指針向右轉(zhuǎn)過的角度就越大
(00上海卷) 1 .(13分)如圖所示,固定水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動(dòng),此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為的正方形,棒的電阻為,其余部分電阻不計(jì),開始時(shí)磁感強(qiáng)度為。
(1)若從時(shí)刻起,磁感強(qiáng)度均勻增加,每秒增量為,同時(shí)保持棒靜止,求棒中的感應(yīng)電流,在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向。
(2)在上述(1)情況中,始終保持棒靜止,當(dāng)秒末時(shí)需加的垂直于棒的水平拉力為多大?
(3)若從時(shí)刻起,磁感強(qiáng)度逐漸減小,當(dāng)棒以恒定速度向右作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化(寫出B與的關(guān)系式)?
18.(08廣東卷)(17分)如圖(a)所示,水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌,間距L=0.3m.導(dǎo)軌左端連接R=0.6 的電阻,區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B=0.6T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)區(qū)域?qū)?i>D=0.2 m.細(xì)金屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D=0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接,放置在導(dǎo)軌平面上,并與導(dǎo)軌垂直,每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為t=0.3 ,導(dǎo)軌電阻不計(jì),使金屬棒以恒定速度r=1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng),計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)(t=0)到A2離開磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi),不同時(shí)間段通過電阻R的電流強(qiáng)度,并在圖(b)中畫出.
解析:0-t1(0-0.2s)
A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
電阻R與A2并聯(lián)阻值:
所以電阻R兩端電壓
通過電阻R的電流:
t1-t2(0.2-0.4s)
E=0, I2=0
t2-t3(0.4-0.6s) 同理:I3=0.12A
10、(08海南卷)一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿,桿指向地心.若僅考慮地磁場(chǎng)的影響,則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空
A.由東向西水平飛行時(shí),金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下
B.由西向東水平飛行時(shí),金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí),金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí),金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
答案:AD
解析:如圖,設(shè)觀察方向?yàn)槊嫦虮狈,左西右東,則地磁場(chǎng)方向平行赤道表面向北,若飛機(jī)由東向西飛行時(shí),由右手定則可判斷出電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛缮舷蛳,若飛機(jī)由西向東飛行時(shí),由右手定則可判斷出電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)橛上孪蛏,A對(duì)B錯(cuò);沿著經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度方向平行于磁場(chǎng),金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),C錯(cuò)D對(duì)。
1、(08海南卷)法拉第通過靜心設(shè)計(jì)的一系列試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律,將歷史上認(rèn)為各自獨(dú)立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來.在下面幾個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想中,所作的推論后來被實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運(yùn)動(dòng)的線圈中感應(yīng)出電流
C.既然運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)
D.既然運(yùn)動(dòng)的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),那么運(yùn)動(dòng)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
答案:A
解析:對(duì)A選項(xiàng),靜止的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流附近產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),通過旁邊靜止的線圈不會(huì)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(chǎng)是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)的線圈可能會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,B符合事實(shí);靜止的磁鐵周圍存在穩(wěn)定的磁場(chǎng),旁邊運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),C符合;運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流周圍產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng),即周圍磁場(chǎng)變化,在旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,D符合。
24.(08上海卷)(14分)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬球,在M、N處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道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(qiáng)磁場(chǎng)I和II,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab,從半圓環(huán)的最高點(diǎn)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,高平行軌道中夠長(zhǎng)。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1,下落到MN處的速度大小為v2。
(1)求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí)的加速度大小。
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)II后棒中電流大小始終不變,求磁場(chǎng)I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。
(3)若將磁場(chǎng)II的CD邊界略微下移,導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)II時(shí)速度大小為v3,要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式。
解析:(1)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象,棒在磁場(chǎng)I中切割磁感線,棒中產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí),導(dǎo)體棒在策略與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=r
式中 =4R
由以上各式可得到
(2)當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過磁場(chǎng)II時(shí),若安培力恰好等于重力,棒中電流大小始終不變,即
式中
解得
導(dǎo)體棒從MN到CD做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
得
此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為
根據(jù)能量守恒定律,此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率,即
=
所以,=
(3)設(shè)導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)II后經(jīng)過時(shí)間t的速度大小為,此時(shí)安培力大小為
由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有
根據(jù)牛頓第二定律,有
F+mg-F′=ma
即
由以上各式解得
10.(08上海卷)如圖所示,平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是
答案:A
解析:在x=R左側(cè),設(shè)導(dǎo)體棒與圓的交點(diǎn)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(zhǎng)度L=2Rsinθ,電動(dòng)勢(shì)與有效長(zhǎng)度成正比,故在x=R左側(cè),電動(dòng)勢(shì)與x的關(guān)系為正弦圖像關(guān)系,由對(duì)稱性可知在x=R右側(cè)與左側(cè)的圖像對(duì)稱。
22、(08山東卷)兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L(zhǎng) ,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(gè)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(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,如圖所示。除電阻R 外其余電阻不計(jì),F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)時(shí),流過電阻R 的電流方向?yàn)閍→b
C.金屬棒的速度為v時(shí).所受的安培力大小為F =
D.電阻R 上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少
答案:AC
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(duì)。由右手定則可得,電流的方向從b到a,B錯(cuò)。當(dāng)速度為時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為,受到的安培力為,計(jì)算可得,C對(duì)。在運(yùn)動(dòng)的過程中,是彈簧的彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,D錯(cuò)。
[高考考點(diǎn)]電磁感應(yīng)
[易錯(cuò)提醒]不能理解瞬間釋放的含義,考慮受到安培力。
[備考提示] 電磁感應(yīng)是電場(chǎng)和磁場(chǎng)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合,所以難度相對(duì)也會(huì)大一些,現(xiàn)在高考要求不是很高,一般不出大型計(jì)算題,但在選擇題中,以最后一個(gè)題出現(xiàn)。
8.(08江蘇卷)如圖所示的電路中,三個(gè)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(jì).電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí),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
C.c先變亮,然后逐漸變暗
D.b、c都逐漸變暗
答案:AD
解析:考查自感現(xiàn)象。電鍵K閉合時(shí),電感L1和L2的電流均等于三個(gè)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(gè)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(cuò),D對(duì);原來每個(gè)電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均加載于燈泡a上,故燈泡a先變亮,然后逐漸變暗,A對(duì)。本題涉及到自感現(xiàn)象中的“亮一下”現(xiàn)象,平時(shí)要注意透徹理解。
(08江蘇卷)15.(16分)如圖所示,間距為L的兩條足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ,導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計(jì).場(chǎng)強(qiáng)為B的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,磁場(chǎng)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)
(1)若a進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),b以與a同樣的速度進(jìn)入第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域,求b穿過第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中增加的動(dòng)能△Ek.
(2)若a進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),b恰好離開第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域;此后a離開第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),b 又恰好進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域.且a.b在任意一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域或無磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相.求b穿過第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中,兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q.
(3)對(duì)于第(2)問所述的運(yùn)動(dòng)情況,求a穿出第k個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速率
答案(1)穿過地1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中增加的動(dòng)能;
(2);
(3)
解析:(1) a和b不受安培力作用,由機(jī)械能守恒定律知,
……①
(2) 設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入無磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為v1剛離開無磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為v2,
由能量守恒知:
在磁場(chǎng)區(qū)域中, ……②
在無磁場(chǎng)區(qū)域中, ……③
解得 ……④
(3) 在無磁場(chǎng)區(qū)域:
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ……⑤
且平均速度 ……⑥
有磁場(chǎng)區(qū)域:
棒a受到的合力 ……⑦
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ……⑧
感應(yīng)電流 ……⑨
解得 ……⑩
根據(jù)牛頓第二定律,在t到t+△t時(shí)間內(nèi)
……⑾
則有 ……⑿
解得 ……⒀
[高考考點(diǎn)]電磁感應(yīng)和能量關(guān)系
[易錯(cuò)提醒]第(2)小問的題目比較長(zhǎng),不容易看懂,要耐心審題
[備考提示]電磁感應(yīng)和能量關(guān)系運(yùn)動(dòng)是整個(gè)物理學(xué)的核心,在每年的壓軸題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。通常有多個(gè)問,一般第(1)小問不難,后面的幾問比較難,但不要放棄,要有分部得分意識(shí),因此在復(fù)習(xí)中要培養(yǎng)學(xué)生分析物理問題的能力和分部得分意識(shí)。
(08重慶卷)18.如題18圖,粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí),若線圈始終不動(dòng),則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的正確判斷是
A. FN先小于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
B. FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向左
C. FN先大于mg后大于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
D. FN先大于mg后小于mg,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)向右
答案:D
解析:本題考查電磁感應(yīng)有關(guān)的知識(shí),本題為中等難度題目。條形磁鐵從線圈正上方等高快速經(jīng)過時(shí),通過線圈的磁通量先增加后又減小。當(dāng)通過線圈磁通量增加時(shí),為阻礙其增加,在豎直方向上線圈有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以線圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),當(dāng)通過線圈的磁通量減小時(shí),為阻礙其減小,在豎直方向上線圈有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),所以線圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。綜上所述,線圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)總是向右。
(08寧夏卷)16.如圖所示,同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)最阻R和r,導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好;勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)時(shí),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
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
答案:B
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(shì)高,在PQcd回路中,電流為逆時(shí)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(shí)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。
17.(08四川卷)在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。開始時(shí)線圈靜止,線圈平面與磁場(chǎng)方向既不平行也不垂直,所成的銳角為α。在磁場(chǎng)開始增強(qiáng)后的一個(gè)極短時(shí)間內(nèi),線圈平面
A.維持不動(dòng)
B.將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
C.將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)
D.將轉(zhuǎn)動(dòng),因不知磁場(chǎng)方向,不能確定α?xí)龃筮是會(huì)減小
答案:B
解析:由楞次定律可知,當(dāng)磁場(chǎng)開始增強(qiáng)時(shí),線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)的效果是為了減小線圈磁通量的增加,而線圈平面與磁場(chǎng)間的夾角越小時(shí),通過的磁通量越小,所以將向使減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng).
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