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2023年高考物理熱點(diǎn)復(fù)習(xí):電磁感應(yīng)中的電路與圖象問(wèn)題
【2023高考課標(biāo)解讀】
1.對(duì)電磁感應(yīng)中電源的理解
2.解決電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的基本步驟
[2023高考熱點(diǎn)解讀】
一、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題
1.內(nèi)電路和外電路
(1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于電源。
(2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻,其余部分是外電路。
2.電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓
Λφ
(1)電動(dòng)勢(shì):E=B∕u或E=∕T^M°
(2)路端電壓:U=IR=E-Ir.
【拓展提升】
1.電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖
閉合電路電磁感應(yīng)
EE=Blv
Iz="
聯(lián)系1:電動(dòng)勢(shì)EΔΦ
U=-^-EE=W
R
+r2
聯(lián)系:功和能E=!Blω
P=IU22
Q=I2RtrAΦ
q=------
q=CUR
2.解決電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題三步曲
用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算E的大小,用楞
’“源”的分析二次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向;
-----產(chǎn)!廠感應(yīng)電流方向是“等效阻源”內(nèi)部電流的方
向,從而確定“電源”正、負(fù)極,明確內(nèi)阻r。
[,,附,;而桁口根據(jù)“等效電源”和電路中其他各元件的連
——r-~]接方式畫出等效電路圖。
根據(jù)E=Blv或E=H磬,結(jié)合閉合電路歐姆
:式”的建立卜定律、串并聯(lián)電路知識(shí)和電功率、焦耳定律
等關(guān)系式求解。
二、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題
電磁感應(yīng)中常見的圖象問(wèn)題
(1)隨時(shí)間變化的圖象,如84圖象、04圖象、EY圖象、∕?√圖象
圖象類型(2)隨位移變化的圖象,如E-X圖象、/-X圖象
(所以要先看坐標(biāo)軸:哪個(gè)物理量隨哪個(gè)物理量變化要弄清)
(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫出正確的圖象(畫圖象)
問(wèn)題類型(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程,求解相應(yīng)的物理量(用圖
象)
四個(gè)規(guī)律左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律
(1)平均電動(dòng)勢(shì)
應(yīng)
(2)平動(dòng)切割電動(dòng)勢(shì)E=B'
用
六類(3)轉(zhuǎn)動(dòng)切割電動(dòng)勢(shì)E^BPω
知
公式E
識(shí)(4)閉合電路歐姆定律/=而
(5)安培力F=BIl
(6)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的相關(guān)公式等
例L如圖所示,八〃兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長(zhǎng)lll=3Ih,
圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,不考慮線圈之間的相互
影響,則()
A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.“、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9:1
C.八匕線圈中感應(yīng)電流之比為3:4D.八〃線圈中電功率之比為3:1
【答案】B
【解析】當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變大時(shí),由楞次定律知,線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,
由安培定則知,線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律E=
及:S%=9:1知,Ea=9Eh,選項(xiàng)B正確;由R=造知兩線圈的電阻關(guān)系為Ra=3即其
感應(yīng)電流之比為/“:∕?=3:1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;兩線圈的電功率之比為匕:Ph=EJa:Ehib=21:1,
選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
【方法技巧】電磁感應(yīng)中確定電源的方法
1.判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體電源。
2.動(dòng)生問(wèn)題棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv,方向由右手定則判斷。
3.感生問(wèn)題磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化的電動(dòng)勢(shì)E=費(fèi)士方向由楞次定律判斷。而電流方向都是
等效電源內(nèi)部負(fù)極流向正極的方向。
例2.如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為/=1m,以間、de間、
?∕^間分別接著阻值R=IoΩ的電阻。一阻值R=IOQ的導(dǎo)體棒H以速度v=4m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),
導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好;導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
下列說(shuō)法中正確的是()
A.導(dǎo)體棒湖中電流的流向?yàn)橛?到4B.Ca兩端的電壓為IV
C.de兩端的電壓為IVD.在兩端的電壓為1V
【答案】BD
【解析】由右手定則可知"中電流方向?yàn)?。?A錯(cuò)誤:導(dǎo)體棒油切割磁感線產(chǎn)生的感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=8∕y,?!殡娫?,Cd間電阻R為外電路負(fù)載,de和Cf間電阻中無(wú)電流,de和¢/間
無(wú)電壓,因此Cd和佗兩端電壓相等,即U=4XR=竽=1V,B、D正確,C錯(cuò)誤。
【方法技巧】分析電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題應(yīng)注意的兩點(diǎn)
1.電源是等效電源,電源的電動(dòng)勢(shì)需要用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算,電源內(nèi)阻視情況而定。
2.電路結(jié)構(gòu)不夠明顯時(shí),需要仔細(xì)分析外電路的串并聯(lián)關(guān)系,畫出等效電路圖。
例3.如圖所示,導(dǎo)體棒沿兩平行金屬導(dǎo)軌從圖中位置以速度V向右勻速通過(guò)一正方形磁場(chǎng)區(qū)
域abed,ac垂直于導(dǎo)軌且平行于導(dǎo)體棒,ac右側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是左側(cè)的2倍且方向相反。導(dǎo)軌
和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),下列關(guān)于導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流和所受安培力隨時(shí)間變化的圖象正確的是
(規(guī)定電流從M經(jīng)R到N為正方向,安培力向左為正方向)()
ABCD
【答案】A
【解析】由E=BLv可知,導(dǎo)體棒由b運(yùn)動(dòng)到ac過(guò)程中,切割磁感線有效長(zhǎng)度L均勻增大,
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E均勻增大,由歐姆定律可知,感應(yīng)電流/均勻增大。由右手定則可知,感應(yīng)電流方
向由例到M由左手定則可知,導(dǎo)體棒所受安培力水平向左,大小不斷增大,故只有選項(xiàng)A正
確。
【方法技巧】電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個(gè)常用方法
定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減?。?、變化
排除法快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負(fù),以排除錯(cuò)誤
的選項(xiàng)0
根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函
函數(shù)法
數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷。
[2023高考押題】
1.如圖所示,長(zhǎng)為2L的直導(dǎo)線MN與正弦形狀的導(dǎo)線僅在兩端相連,組成一個(gè)閉合回路
系統(tǒng)。在系統(tǒng)右側(cè)虛線區(qū)域內(nèi)分布有垂直紙面向里和向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,
兩磁場(chǎng)區(qū)域左右寬度均為L(zhǎng),上下足夠長(zhǎng)。系統(tǒng)在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)。用i表示通過(guò)系統(tǒng)
的電流,X表示系統(tǒng)的位移,在直導(dǎo)線上電流由M到N為電流的正方向。從圖示位置到系統(tǒng)完
全進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,下列圖像可能正確的是()
【分析】由E=BIV求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中等效于導(dǎo)線棒切割磁感線運(yùn)動(dòng),
根據(jù)右手定則判斷電流方向,根據(jù)歐姆定律求電路中電流。
【解答】解:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
E=Blv=Byv
其中1指的是有效長(zhǎng)度;
位移為O?L過(guò)程中,根據(jù)右手定則可知直導(dǎo)線上電流由M到N為正,感應(yīng)電流最大值
i=Em=BymV
mRR
位移為L(zhǎng)?2L過(guò)程中,左右兩部分同時(shí)切割磁感線,電路中由三個(gè)等效電源,根據(jù)右手定
則可知直導(dǎo)線上電流由N到M為負(fù),感應(yīng)電流最大值
i,3Eπi-3Bymv
mR~Γ~
故A正確,BCD錯(cuò)誤;
故選:Ao
2.如圖,電阻忽略不計(jì)的正方形金屬框abed水平固定放置,對(duì)角線長(zhǎng)度為1,整個(gè)金屬框
內(nèi)部區(qū)域分布著垂直水平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長(zhǎng)度大于1的均勻?qū)w棒MN自a向C在金屬框上
勻速滑過(guò),滑動(dòng)過(guò)程中MN始終關(guān)于ac對(duì)稱并與金屬框接觸良好。若導(dǎo)體棒MN單位長(zhǎng)度電阻
恒定,與a點(diǎn)的距離記為X,則下列關(guān)于MN棒所受安培力F與X(OWXWI)的關(guān)系圖像中,可能
【分析】由楞次定律判斷安培力的方向;根據(jù)安培力的計(jì)算公式分析安培力大小隨位移變化
情況,由此得解。
【解答】解:由楞次定律可知,導(dǎo)體棒自a向C通過(guò)磁場(chǎng),其所受安培力方向始終水平向左,
阻礙其運(yùn)動(dòng);
設(shè)導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度電阻為r,導(dǎo)體棒勻速滑過(guò)磁場(chǎng)的速率為V,其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中切割磁感線的
有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)o
2
當(dāng)OWXa時(shí),由幾何知識(shí)可知:L=2x,又E=BLV,1=一^,所以安培力F=BlL=2Σ工?χ,
22xrr
即F與X成正比。
2
同理,當(dāng)L<χ<ι時(shí),解得F=BlL=空工?(l-χ),即F隨X線性減小,故A正確、
2r
BCD錯(cuò)誤。
故選:Ao
3.如圖所示,左端有微小夾縫的形光滑導(dǎo)軌abc水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,
一電容器C與導(dǎo)軌左端相連,導(dǎo)軌上的金屬棒MN與ab垂直,在外力F作用下從b點(diǎn)開始以速
度V向右勻速運(yùn)動(dòng),忽略所有電阻.下列關(guān)于回路中的電流i、極板上的電荷量q、外力F及其
功率P隨時(shí)間t變化的圖像中,正確的是()
【分析】金屬棒切割磁感線相當(dāng)于電源,切割有效長(zhǎng)度逐漸增加,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大,給
所連接的電容器充電,由電流定義式1=a為切入點(diǎn),由電容的定義式Q=CU,電容器的電
壓總是等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),動(dòng)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式E=BLV,分析L與位移的幾何關(guān)系,推導(dǎo)
電容器的電荷量Q的表達(dá)式,得到AQ的表達(dá)式,從而得到電流的表達(dá)式;由公式q=It判斷電
荷量與t的函數(shù)關(guān)系;金屬棒受力平衡F=F安=BIL,再由P=FV判斷外力的功率。
【解答】解:A、設(shè)微小夾縫的形夾角為0,以金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)為計(jì)時(shí)零時(shí)刻,設(shè)金
屬棒在O-t時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)位移為X,
在t時(shí)刻金屬棒在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度為:L=XtanO
此時(shí)金屬棒在導(dǎo)軌間的電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv
電容器的電壓U=E
電容器的電量Q=CU=BCVXtanO
在t-(t+At)(At趨近于零)時(shí)間內(nèi),金屬棒的位移由X增加到(x+Ax),則
電容器的電量增加量AQ=BCV?Ax?tan8
通過(guò)金屬棒的電流I=半=EICV?2?x?tan8,其中字=v,
△t?t?t
可得電流為:I=BCV2tan0,所以電流是恒定不變的,故A錯(cuò)誤;
B、由A選項(xiàng)的分析可得I=BCV2tan9,I為恒定電流,根據(jù)公式q=It,可知I為t的正比例
函數(shù),故B正確;
C、根據(jù)安培力公式,結(jié)合平衡條件,可得:F=F安=BIL=BlXtanO=BIVtan9?t,可得外力F
為t的正比例函數(shù),故C錯(cuò)誤;
D、由A選項(xiàng)的分析可知流過(guò)金屬棒的電流恒定,由F安=BIL,由受力平衡可知,外力F
的大小等于安培力,由公式P=Fv,可知外力F的功率為:P=BIV2tanθ?t,即外力功率是t的正
比例函數(shù),故D錯(cuò)誤。
故選:B?
4.如圖所示,在MN、PQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,均勻矩形導(dǎo)線框abed
在紙面內(nèi)以垂直于MN的速度V勻速通過(guò)該磁場(chǎng)區(qū)域,且be邊始終平行于MN,已知ab邊長(zhǎng)為
21,ad邊及磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為1,在導(dǎo)線框通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,下列關(guān)于ad兩點(diǎn)間電壓隨時(shí)間
變化的圖像正確的是()
M
bXXX
21XXX
XXX
NXXXQ
Uad
【分析】本題分段研究,山楞次定律判斷感應(yīng)電流方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律
得到ad兩點(diǎn)間電壓表達(dá)式,再確定圖像的形狀。
【解答】解:設(shè)ad邊電阻為r,ab邊電阻為2%
當(dāng)be邊進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,be邊相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BIV。感應(yīng)電流方向?yàn)槟?/p>
時(shí)針,此時(shí)ad邊相當(dāng)于用電器,它兩端的電壓Uad=&?r=2E=里上,且為正值。
6r66
當(dāng)be離開磁場(chǎng)時(shí),ad邊還沒有進(jìn)入磁場(chǎng),這個(gè)過(guò)程中回路沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),此時(shí)Uad=0。
當(dāng)ad邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),ad邊相當(dāng)于電源,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,
此時(shí)ad兩端的電壓相當(dāng)于路端電壓,為Uad=E?5r=^E=皿且為正值,故ABC錯(cuò)誤,
6r66
D正確。
故選:D。
5.如圖甲所示,100匝圓形線圈接入理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈接入阻值為R
的電阻,電表都是理想交流電表。已知每匝線圈的電阻均為R,若在線圈位置加入垂直于線圈平
面的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化的圖像如圖乙所示,得到圓形線圈的電熱功率
A.工時(shí)刻兩電流表示數(shù)均達(dá)最大
2
B.工時(shí)刻兩電流表示數(shù)均為0
4
C.對(duì)某一段線圈來(lái)說(shuō),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí),受到的安培力最大
D.原、副線圈匝數(shù)比n∣:∏2=10:1
【分析】根據(jù)題意得IJXI0OR=I22R,根據(jù)變壓器原理求解匝數(shù)之比;交流電表測(cè)量的是有
效值;當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí),瞬時(shí)電流為零;線圈A產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。
【解答】解:AB、電流表測(cè)量的為交流電的有效值,則兩電流表的示數(shù)不變且不為零,故
AB錯(cuò)誤;
C、對(duì)線圈A中的某段導(dǎo)線來(lái)說(shuō),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí),瞬時(shí)電流為零,受到的安培力為零,
故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)題意得:XlOOR=^R,根據(jù)變壓器原理可得:n∣:n2=I2:11,聯(lián)立可得:n∣:
n2=lθ:1,故D正確;
故選:D。
6.如圖甲所示,一個(gè)阻值r=0.5C、匝數(shù)N=50匝、邊長(zhǎng)L=0.2m的正方形金屬線圈與一
阻值R=9.5Ω的小燈泡連接成閉合回路。線圈所在正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁
場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向外時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度
為正,不計(jì)導(dǎo)線的電阻,圖甲中電流表、電壓表均為理想交流電表。下列說(shuō)法正確的是()
A.在t=0.5×10^2s時(shí)流過(guò)小燈泡的電流為0.2πA
B.在t=lxl(∕2s時(shí)交流電流表的示數(shù)為0
c.在t=o至IJt=IXIo-2s時(shí)間內(nèi)交流電壓表的示數(shù)為名亞兀丫
20
D.在t=l×10^2s到t=2×10^2s時(shí)間內(nèi)小燈泡產(chǎn)生的熱量為0.002π2J
【分析】由圖像分析磁通量及電動(dòng)勢(shì)大小關(guān)系,結(jié)合交流電的四值異同點(diǎn)分析BD選項(xiàng),結(jié)
合周期公式分析求解電壓表示數(shù)。
【解答】解:A、由題圖乙知,在t=0.5xl(f2s時(shí)線圈中的磁通量最大,根據(jù)交變電流規(guī)律
可知,此時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=0,電路中的感應(yīng)電流為0,則流過(guò)小燈泡的電流為0.故A
錯(cuò)誤;
B、交流電流表測(cè)量的是電路中交變電流的有效值,其示數(shù)不為零,故B錯(cuò)誤;
C、線圈中產(chǎn)生的交變電流的周期為T=0.02s.則3=空"=IoOTrrad∕s,Em=NBmSω=2τrV,
T
此交變電流按正弦規(guī)律變化,其電動(dòng)勢(shì)的有效值E=√∕πv,交流電壓表示數(shù)u=」9E=四巨
2020
πV,且有效值保持不變,故C正確;
E
D、交變電流的最大值Im=-51-=0.2πA,其有效值1=0.1&πA,在1=1x10%至h=2xlθ
R+r
2
^s時(shí)間內(nèi)小燈泡產(chǎn)生的熱量Q=12RAt=O.OO193t2j.故D錯(cuò)誤。
故選:Co
7.如圖I所示,將線圈套在長(zhǎng)玻璃管上,線圈的兩端與電流傳感器(可看作理想電流表)
相連。將強(qiáng)磁鐵從長(zhǎng)玻璃管上端由靜止釋放,磁鐵下落過(guò)程中將穿過(guò)線圈。實(shí)驗(yàn)觀察到如圖2
所示的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像。下列說(shuō)法正確的是()
A.tι?t3時(shí)間內(nèi),磁鐵受到線圈的作用力方向先向上后向下
B.若將磁鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn),將先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流,后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流
C.若將線圈的匝數(shù)加倍,線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍
D.若將線圈到玻璃管上端的距離加倍,線圈中產(chǎn)生的電流峰值也將加倍
【分析】根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向,以及磁鐵受到的安培力的方向;根據(jù)法拉第電
磁感應(yīng)定律求解出電路的電動(dòng)勢(shì),再根據(jù)歐姆定律求解出電路中的電流強(qiáng)度.
【解答】解:A、根據(jù)楞次定律的“來(lái)拒去留”可知,條形磁鐵穿過(guò)銅線圈的過(guò)程中所受的磁
場(chǎng)力都是向上,故A錯(cuò)誤;
B、根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,可知若將磁
鐵兩極翻轉(zhuǎn)后重復(fù)實(shí)驗(yàn),將先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流,由于磁場(chǎng)的方向相反,則磁場(chǎng)的變化也相反,
所以產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向也相反,即將先產(chǎn)生負(fù)向感應(yīng)電流,后產(chǎn)生正向感應(yīng)電流,故B正
確;
C、若將線圈的匝數(shù)加倍,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=rr箸,可知線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)
電動(dòng)勢(shì)將增大,所以對(duì)磁鐵運(yùn)動(dòng)的阻礙作用增大,因此磁鐵的最大速度將減小,所以將線圈的匝
數(shù)加倍時(shí),今IL減小,所以線圈中產(chǎn)生的電流峰值不能加倍,故C錯(cuò)誤;
D、若將線圈到玻璃管上端的距離加倍,假設(shè)磁鐵做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)穿過(guò)線圈時(shí)的速度
v=√?h,可知磁鐵穿過(guò)線圈的速度增大為原來(lái)的加倍,因此今,?不能增大為原來(lái)的2倍,
所以線圈中產(chǎn)生的電流峰值也不能加倍,故D錯(cuò)誤。
故選:Bo
8.如圖所示,豎直平面內(nèi)存在范圍足夠大、方向水平的磁場(chǎng),同一高度處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小
相等,豎直方向上磁感應(yīng)強(qiáng)度隨距離均勻增大,將一個(gè)豎直放置的正方形金屬線框abed從圖示
位置水平向右拋出,不計(jì)空氣阻力.下列關(guān)于線框運(yùn)動(dòng)的加速度a、感應(yīng)電流i隨時(shí)間t,線框重
力做功的功率P、機(jī)械能E隨下落高度h變化的關(guān)系圖像中,可能正確的是()
【分析】分析線框水平方向和豎直方向的受力情況,來(lái)判斷其運(yùn)動(dòng)情況,由牛頓第二定律分
析加速度的變化情況,由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律相結(jié)合分析感應(yīng)電流的變化情況,由P
=mgvy分析線框重力做功的功率P變化情況;根據(jù)安培力做功情況判斷機(jī)械能的變化情況,再
確定各個(gè)圖像的形狀。
【解答】解:A、線框水平向右拋出后,在重力作用下在豎直方向上做加速運(yùn)動(dòng),磁通量增
加,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,由楞次定律判斷可知感應(yīng)電流方向是adcba,ab邊和Cd所受的安
培力大小相等、方向相反,則線框在水平方向上所受的合力為零,所以線框在水平方向做勻速直
線運(yùn)動(dòng)。由左手定則可知ad邊受到的安培力豎直向下,be邊受到的安培力豎直向上,由于be
處的磁感應(yīng)強(qiáng)度總比ad處的大,則be邊受到的安培力比ad邊的大,所以線框所受安培力方向
始終豎直向上。設(shè)線框邊長(zhǎng)為L(zhǎng),某時(shí)刻豎直分速度為V,則線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BbcLv
2
-BadLv=(Bbc-Bad)Lv=kL?Lv=kvL,k是比例系數(shù),故隨著速度V的增加,線圈產(chǎn)生的感
應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加,感應(yīng)電流增加,線框所受的安培力增加,合力減小,加速度減小,當(dāng)安培力與重
力平衡時(shí)開始做勻速運(yùn)動(dòng),所以線框在豎直方向上先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),后做勻速直
線運(yùn)動(dòng),線框在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),加速度逐漸減小直至為零。設(shè)線框速度為V時(shí)加速度
為a,由牛頓第二定律得:mg-(Bbc-Bad)iL=ma,又i=E=空?jBbC-Bad=kL,聯(lián)立
RR
12τ4?12τ4A12τ4
kkL
可得a=g-kLv,隨著V增大,a減小。-?=-?^--?—?=---a,可知a-t圖
InR?tmR?tmR
像的切線斜率不斷減小,直至為零,故A正確;
B、感應(yīng)電流為i=空/,V先增加后不變,則i先增加后不變,但不為零,故B錯(cuò)誤;
R
C、線框重力做功的功率P=mgVy,豎直分速度Vy先增加越來(lái)越慢后不變,則P先增加后不
變,但h=0,P=O,故C錯(cuò)誤;
D、根據(jù)功能關(guān)系可知,I喘I=F安=(Bbc-Bad)iL=K(∑?,V先增加后不變,則I/
I先增加后不變,及圖像斜率的絕對(duì)值先增大后不變,故D錯(cuò)誤。
故選:Ao
9.如圖所示,平面直角坐標(biāo)系的第一和第二象限分別存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反
且垂直于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圖中虛線方格為等大正方形.一位于OXy平面內(nèi)的剛性三角形
導(dǎo)體框abc在外力作用下以恒定速度沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)(不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)),從圖示位置開始計(jì)時(shí),
在導(dǎo)體框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,導(dǎo)體框內(nèi)感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖像正確的是(規(guī)定導(dǎo)體框內(nèi)
的電流順時(shí)針方向?yàn)檎ǎ?/p>
C.D.
【分析】根據(jù)有效切割長(zhǎng)度的變化分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的變化,根據(jù)右手定則分析感
應(yīng)電流的方向,由此得解。
【解答】解:從開始到ac邊中點(diǎn)剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),根據(jù)右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律,
ab邊左右兩部分切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等大反向,故回路總電動(dòng)勢(shì)等于ac左半部分切割磁感
線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),由E=BLV和i=互可知i隨進(jìn)入磁場(chǎng)的長(zhǎng)度增大而增大,隨時(shí)間均勻增大,
R
由右手定則知回路中電流方向時(shí)逆時(shí)針,為負(fù)值;從a邊中點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到導(dǎo)體框完全進(jìn)入磁場(chǎng),
回路總電動(dòng)勢(shì)是ac左半邊電動(dòng)勢(shì)與右半邊之差,由于左半邊電動(dòng)勢(shì)恒定,右半邊電動(dòng)勢(shì)隨進(jìn)入
磁場(chǎng)的長(zhǎng)度成正比,所以總電動(dòng)勢(shì)和電流在隨時(shí)間均勻減小,回路電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,為負(fù)
值,故ACD錯(cuò)誤,B正確。
故選:B0
10.如圖所示,三條水平虛線Li、L2、L3之間有寬度為L(zhǎng)的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I、H,兩
區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相反,正方形金屬線框abed的質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng),開始ab
邊與邊界Ll重合,對(duì)線框施加拉力F使其勻加速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū),以順時(shí)針方向電流為正,下列關(guān)
于感應(yīng)電流i和拉力F隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()
X
X
X
X
X
【分析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律結(jié)合閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流隨時(shí)間的變化情況;
根據(jù)牛頓第二定律得到拉力隨時(shí)間的變化情況,由此分析。
【解答】解:由于線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)ab邊向右運(yùn)動(dòng)O?L過(guò)程中,經(jīng)過(guò)的時(shí)間為
;0-2L的過(guò)程中,用時(shí)間t2=,J坦X,O?3L過(guò)程中,用時(shí)間t3=
=F×
AB當(dāng)ab邊向右運(yùn)動(dòng)0~L的過(guò)程中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):EI=BLV=BLat,根據(jù)閉合電路的歐
E
姆定律可得感應(yīng)電流:II=-L=旦旦t,方向?yàn)檎较颍?/p>
RR
設(shè)線框完全進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為VI,L?2L的過(guò)程中,前后兩邊都切割磁感應(yīng)
2BLV<QDj?
線,產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:根據(jù)右手定則可知電流為負(fù)方向;
12=--------L√H?-t?
RR
設(shè)線框離開右邊磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為V2,在2L?3L的過(guò)程中,只有Cd邊切割磁感應(yīng)線,
產(chǎn)生的感應(yīng)電流為:13=巴2?t??t",方向?yàn)檎较颍蔄錯(cuò)誤、B正確;
RR
CD、設(shè)拉力為F,0?L過(guò)程中,根據(jù)牛頓第二定律可得:F-FA=ma,即:F=BLat+ma
R
JlR212./4BLVI
過(guò)程中,拉力
L-2LL='BLgt+-------------L+ma
RR
22,Z/B*Lqc
過(guò)程中,拉力RTΛ故錯(cuò)誤。
2L?3LF"=BLat-------+----------l+ma,CD
RR
故選:Bo
11.如圖所示,兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B,磁場(chǎng)方向
分別為垂直紙面向外、向里,兩磁場(chǎng)邊界均與X軸垂直且寬度均為L(zhǎng),在y軸方向足夠長(zhǎng),現(xiàn)有
一邊長(zhǎng)為近L的正方形導(dǎo)線框,從圖示位置開始,在外力F的作用下沿X軸正方向勻速穿過(guò)磁
2
場(chǎng)區(qū)域,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)角線ab始終與X軸平行。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E、線框所受
安培力的大小為F安。下列關(guān)于E、F安隨線框向右勻速運(yùn)動(dòng)距離X的圖像正確的是()
【分析】根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式E=BlV分析出電動(dòng)勢(shì)的變化,同時(shí)要注意等效長(zhǎng)度的
變化;根據(jù)安培力的計(jì)算公式F=BlI分析出安培力的變化,同樣要注意等效長(zhǎng)度的變化。
【解答】解:AB、線框右半部分進(jìn)入左邊磁場(chǎng)過(guò)程中,在O?L過(guò)程中,有效切割長(zhǎng)度在
隨位移逐漸增大,線圈在L位置有效切割長(zhǎng)度達(dá)到最大值L,電動(dòng)勢(shì)達(dá)到最大值為Eo,在L?L
22
過(guò)程中,左半部分也進(jìn)入左邊磁場(chǎng),有效切割長(zhǎng)度隨位移均勻減小,到L位置時(shí)有效切割長(zhǎng)度
減小到零,電動(dòng)勢(shì)減小到零;在L?2L過(guò)程中,線框有半部分進(jìn)入右方磁場(chǎng),左半部分在左邊
2
磁場(chǎng),兩部分切割磁感線的有效長(zhǎng)度都在增大,當(dāng)達(dá)到2L位置時(shí).,有效切割長(zhǎng)度都達(dá)到最大值
2
L,由楞次定律知兩磁場(chǎng)中兩部分感應(yīng)電流(電動(dòng)勢(shì))對(duì)線圈來(lái)說(shuō)方向相同,都為逆時(shí)針方向,
故總電動(dòng)勢(shì)為3Eo,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD、設(shè)線圈有效切割長(zhǎng)度為1,本題中也是計(jì)算安培力的等效長(zhǎng)度,線圈受到的安培力大小
22
為:F安=BlI=E;工,由于等效長(zhǎng)度1在隨位移變化,成線性關(guān)系,所以安培力與位移不成
線性關(guān)系,故CD錯(cuò)誤;
故選:Bo
12.如圖所示,MN和PQ是兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的相互平行、豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌,
勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面。有質(zhì)量和電阻的金屬桿,始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。開始時(shí),將開關(guān)
S斷開,讓金屬桿由靜止開始下落,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,再將S閉合。金屬桿所受的安培力、下滑
時(shí)的速度分別用F、V表示;通過(guò)金屬桿的電流、電量分別用i、q表示。若從S閉合開始計(jì)時(shí),
則F、v、i、q分別隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()
q
0
C.tD.OT
【分析】導(dǎo)體棒下落過(guò)程中,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律與牛頓第二定律可知會(huì)出現(xiàn)三種情況,
分別討論分析即可判斷。
【解答】解:AB、由題意可知ab自由下落一段時(shí)間后閉合開關(guān)S,閉合后ab受到安培力
的作用,
①當(dāng)安培力小于重力時(shí),ab繼續(xù)加速,但安培力逐漸增大,結(jié)合牛頓第二定律可知,ab做
加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直到安培力和重力大小相等,ab做勻速運(yùn)動(dòng);
②當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)ab受到的安培力大于重力時(shí),ab做減速運(yùn)動(dòng),且安培力逐漸減小,ab做
加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),直到安培力和重力大小相等,ab做勻速運(yùn)動(dòng);
③當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)ab受到的安培力大小剛好等于重力時(shí),ab做勻速運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢(shì)恒定,電
路中的電流恒定。
由于①②過(guò)程中速度并不是隨時(shí)間均勻變化的,則安培力也不隨時(shí)間均勻變化,故AB錯(cuò)誤;
C、金屬棒下滑一段時(shí)間閉合S,此時(shí)電流不為0,故C錯(cuò)誤;
D、若閉合開關(guān)S時(shí)ab受到的安培力大小剛好等于重力,則感應(yīng)電流恒定,根據(jù)q=It,可
知q與t成正比例關(guān)系,故D正確;
故選:D。
13.如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑導(dǎo)軌傾斜放置,上端連接一電阻R,空間有一垂直
導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,從某處自由釋放,下列四
幅圖像分別表示導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度V與時(shí)間t關(guān)系、加速度a與時(shí)間t關(guān)系、機(jī)械能E與位
移X關(guān)系、以及通過(guò)導(dǎo)體棒電量q與位移X關(guān)系,其中可能正確的是()
R∕/B
..於
【分析】根據(jù)導(dǎo)體棒的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況推導(dǎo)出位移a與t、速度V與t、E與x、q與X
的關(guān)系,根據(jù)關(guān)系式結(jié)合圖象進(jìn)行分析。
【解答】解:A、設(shè)導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng),對(duì)金屬棒根據(jù)牛頓第二定律可得:mgsinθ-BIL=ma,
22
其中I=旦工,則有:mgsinθ-v=ma,
RR
22
解得:a=gsinθ-BLv
Rm
隨著速度的增加,加速度逐漸減小,根據(jù)v=at可知v-t圖象的斜率減小,當(dāng)加速度為零時(shí)
導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
2222
B、根據(jù)a=gsinθ-EL*=gsinθ-.◎」.三!,由于加速度逐漸減小,a-t圖象的斜率逐
RmRm
漸減小,故B錯(cuò)誤;
C、開始時(shí),合力方向沿斜面向下,位移沿斜面向下,安培力做負(fù)功,金屬棒的機(jī)械能減少;
22
在很短一段位移Ax內(nèi),根據(jù)功能關(guān)系可得:AE=BlLAx=殳±~±?4χ,所以E-X圖
R
象的斜率表示安培力,隨著速度增大、安培力增大、圖象的斜率增大,最后勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),安培力
不變,則E-X圖象的斜率不變,故C正確;
D、根據(jù)電荷量的計(jì)算公式可得:q=ft=亙t=&*=必三,所以qr關(guān)系圖象是通過(guò)
RRR
原點(diǎn)的傾斜直線,故D錯(cuò)誤。
故選:C.
14.如圖甲,兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi)。外圓環(huán)通以如圖乙所示的電流。規(guī)定內(nèi)圓
環(huán)a端電勢(shì)高于b端時(shí),a、b間的電壓Uab為正,下列Uab-t圖像可能正確的是()
【分析】分析第一個(gè)周期內(nèi)的感應(yīng)電流變化情況,通過(guò)分析電流的變化明確磁場(chǎng)的變化,根
據(jù)楞次定律即可得出內(nèi)圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而確定a、b間的電壓Uab變化情況。
【解答】解:由乙圖可知,在O?0.25To內(nèi),通過(guò)大圓環(huán)的電流沿順時(shí)針增加,由楞次定律
可判斷內(nèi)圓環(huán)a端電勢(shì)高于b端,因電流的變化率逐漸減小,故內(nèi)圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸減
小,a、b間的電壓Uab等于內(nèi)圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則Uab逐漸減小到零;
同理可知,在0.25TO?0.5TO內(nèi),通過(guò)大圓環(huán)的電流沿順時(shí)針逐漸減小,由楞次定律可知,
a端電勢(shì)低于b端,因電流的變化率逐漸變大,故內(nèi)圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大,則Uab逐漸增
大。
在第二個(gè)0.5TO內(nèi),重復(fù)以上變化,綜合來(lái)看,選擇C符合變化特點(diǎn),故C正確,ABD錯(cuò)
誤。
故選:C?
15.如圖1所示,地面上方高度為d的空間內(nèi)有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為m的正方形
閉合導(dǎo)線框abed的邊長(zhǎng)為1,從be邊距離地面高為h處將其由靜止釋放,已知h>d>l0從導(dǎo)線
框開始運(yùn)動(dòng)到be邊即將落地的過(guò)程中,導(dǎo)線框的V-t圖像如圖2所示。重力加速度為g,不計(jì)
空氣阻力,以下有關(guān)這一過(guò)程的判斷正確的是()
A.tι~t2時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線框受到的安培力逐漸增大
B.磁場(chǎng)的高度d可以用V-t圖中陰影部分的面積表示
C.導(dǎo)線框重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量
D.導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱大于mgl
【分析】分析圖像知:0-“時(shí)刻,線框做自由落體運(yùn)動(dòng),U時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng),做加速度減小
的減速運(yùn)動(dòng),到t2時(shí)刻完全進(jìn)入磁場(chǎng),做自由落體運(yùn)動(dòng)。
【解答】解:A、t∣?t2時(shí)間內(nèi),線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)安-mg=ma,a減小,F(xiàn)
安減小,導(dǎo)線框受到的安培力逐漸減小,故A錯(cuò)誤;
B、線框be邊在tι時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng),到t3時(shí)刻剛好出磁場(chǎng),則高度d可以用v-t圖中tι-t3
部分的面積表示,故B錯(cuò)誤;
C、線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中,有安培力做負(fù)功,機(jī)械能不守恒,重力勢(shì)能的減少量不等于其
動(dòng)能的增加量,故C錯(cuò)誤;
D、tι~t2時(shí)間內(nèi),線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)?-mg=ma,則F^>mg,則安培力做
功大于mgl,可知導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱大于mgl,故D正確。
故選:D。
16.如圖所示,在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的
關(guān)系為B=kt(k為大于零的常量)。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在
t=0時(shí)刻,線框底邊恰好到達(dá)MN處;在t=T時(shí)刻,線框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線框勻速進(jìn)入
磁場(chǎng)的過(guò)程中()
8
xxχ
XxX
XXx
A.線框中的電流始終為順時(shí)方向
B.線框中的電流先逆時(shí)針方向,后順時(shí)針方向
c.七」時(shí)刻,流過(guò)線框的電流大小為返靖
26R
D.t??時(shí)刻,流過(guò)線框的電流大小為殳③叱
212R
【分析】應(yīng)用右手定則判斷出感應(yīng)電流方向;求出工時(shí)刻線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度,由E
2
=BLV求出動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感生電動(dòng)勢(shì),然后由歐姆定律求出感應(yīng)電流
大小。
【解答】解:AB,磁場(chǎng)垂直于紙面向里,由右手定則可知,線框向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程,感應(yīng)電流
始終沿逆時(shí)針方向,故AB錯(cuò)誤;
CD、線框做勻速直線運(yùn)動(dòng),線框的速度v=3,t=工時(shí)刻,線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度
T2
L—2(a-v?)tan3(Γ=2(a-包?工)x^^=zZl_a
2T233
此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=Rt=AkT
2
動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)EI=BLV=IkTxIax包=Y?w?
23T6
由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感生電動(dòng)勢(shì)
S=k×-×-?-×-?-×a=^^a—
eAE-AB
-?tAt42√34
由歐姆定律可知,感應(yīng)電流
2
ι-E1+E2_5√3ka
R12R
故C錯(cuò)誤,D正確。
故選:D。
17.如圖所示,水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行并相距為L(zhǎng),be是以
O為圓心的半徑為r的圓弧導(dǎo)軌,圓弧be左側(cè)和扇形ObC內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)
度均為B,a、d兩端接有一個(gè)電容為C的電容器,金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接,P端與
圓弧be接觸良好,初始時(shí),可滑動(dòng)的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上,金屬桿MN質(zhì)量為m,金
屬桿MN和OP電阻均為R,其余電阻不計(jì),若桿OP繞0點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)以角速度3從b
到C勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),回路中始終有電流,則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的有()
B.電容器帶電量恒為史藝J
2
C.桿MN中的電流逐漸減小
222
D.桿MN向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為B3rL
4mR
【分析】求出OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);由于MN切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流,
從而使得桿MN中的電流大小發(fā)生改變,由此分析電容器電量的變化、桿MN加速度的變化。
【解答】解:A、設(shè)OP轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,圓弧導(dǎo)軌半徑為r,則OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線的
2
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=Brv=-^-βrω,故A錯(cuò)誤;
BC、根據(jù)右手定則可知OP棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由O到P,則通過(guò)MN的電流方向由
M到N,根據(jù)左手定則可知桿MN受到的安培力方向向左,桿MN將向左運(yùn)動(dòng)切割磁感應(yīng)線,
由于MN切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由N到M,從而使得桿MN中的電流逐漸減小,則
電容器兩端帶電量會(huì)減小,故B錯(cuò)誤,C正確;
D、根據(jù)C選項(xiàng)分析可知,桿MN中的電流大小發(fā)生變化,根據(jù)牛頓第二定律可得MN的
加速度大小a=%發(fā)生改變,桿MN不是做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤;
m
故選:Co
18.如圖,阻值不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為。,導(dǎo)軌間距為d,下端接一阻值
為R的定值電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上。質(zhì)量為m的金屬桿
MN由靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí),速度恰好達(dá)到最大。已知MN接入電路的電阻為r,MN
始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,重力加速度為g,則在此過(guò)程中()
A.通過(guò)定值電阻的電荷量為駟
R
B.金屬桿中的電流由M流向N
C.金屬桿與定值電阻產(chǎn)生的熱量之比為R:r
D.金屬桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為(曲應(yīng)旦旦
B2d2
【分析】根據(jù)q=A2求通過(guò)定值電阻的電荷量;根據(jù)右手定則判斷金屬桿中的電流方向;
R?
根據(jù)焦耳定律分析金屬桿與定值電阻產(chǎn)生的熱量之比;當(dāng)金屬桿的加速度為零時(shí),速度最大,根
據(jù)平衡條件,結(jié)合安培力公式、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式、閉合電路歐姆定律求出桿的最大速度最大。
【解答】解:A、通過(guò)定值電阻的電荷量為q=T?At=E今=也旦,故A錯(cuò)誤;
R+rR+rR+r
B、金屬桿沿導(dǎo)軌向下做切割磁感線運(yùn)動(dòng),由右手定則可知,金屬桿中的感應(yīng)電流由N
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