高考物理大题突破电磁感应附答案Word格式文档下载.docx
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(1)下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热,由于,因此∴
(2)金属棒下滑时受重力和安培力由牛顿第二定律
∴
(3)此解法正确。
金属棒下滑时重力和安培力作用,其运动满足
上式表明,加速度随速度增加而减小,棒作加速度减小的加速运动。
无论最终是否达到匀速,当棒到达斜面底端时速度一定为最大。
由动能定理可以得到棒的末速度,因此上述解法正确。
∴
2、(2011重庆第).(16分)有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如题23图所示,该机底面固定有间距为、长度为的平行金属电极。
电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻,绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻,若橡胶带匀速运动时,电压表读数为,求:
(1)橡胶带匀速运动的速率;
(2)电阻R消耗的电功率;
(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。
(1)
(2)(3)
(1)设电动势为E,橡胶带运动速率为v。
由:
,,得:
(2)设电功率为P,
(3)设电流强度为I,安培力为F,克服安培力做的功为W。
,,,得:
3、(20XX年江苏).(15分)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流以电流表电流的最大值Im.
【答案】
(1)
(2)(3)
【解析】
(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动①解得:
B=②
(2)感应电动势③感应电流④
由②③④解得
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
机械能守恒感应电动势的最大值
感应电流的最大值解得:
4、(2010福建)(19)如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻。
导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触。
斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。
现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止。
当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向选滑动,此时b棒已滑离导轨。
当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动。
已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。
求
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度I,与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2)a棒质量ma;
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。
(1)
(2)(3)
(1)a棒沿导轨向上运动时,a棒、b棒及电阻R中放入电流分别为Ia、Ib、Ic,有
,,解得:
。
K^S*5U.C#
(2)由于a棒在上方滑动过程中机械能守恒,因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1与在磁场中向下滑动的速度大小v2相等,即,设磁场的磁感应强度为B,导体棒长为L,在磁场中运动时产生的感应电动势为,
当a棒沿斜面向上运动时,,,
向上匀速运动时,a棒中的电流为,则,K^S*5U.C#
由以上各式联立解得:
(3)由题可知导体棒a沿斜面向上运动时,所受拉力
5、(2011四川).如图所示,间距l=0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内,在水平面a1b1b2a2区域内和倾角=的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4T、方向竖直向上和B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。
电阻R=0.3、质量m1=0.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1、b2点,K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。
一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂,绳上穿有质量m2=0.05kg的小环。
已知小环以a=6m/s2的加速度沿绳下滑,K杆保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
不计导轨电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长。
取g=10m/s2,sin=0.6,cos=0.8。
(1)小环所受摩擦力的大小;
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
(1)0.2N
(2)2W
(1)设小环受到的摩擦力大小为Ff,由牛顿第二定律,有m2g-Ff=m2a
代入数据,得Ff=0.2N
(2)设通过K杆的电流为I1,K杆受力平衡,有Ff=B1I1l
设回路总电流为I,总电阻为R总,有,
设Q杆下滑速度大小为v,产生的感应电动势为E,有,
.,拉力的瞬时功率为
联立以上方程得到
5、(北京理综)(16分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd,每边长为L,总电阻为R,总质量为m。
将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处。
如图所示,线框由静止起自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界面平行。
当cd边刚进入磁场时,
(1)求线框中产生的感应电动势大小;
(2)求cd两点间电势差的大小;
(3)若此时线框的加速度刚好为零,求线框下落的高度h所应满足的条件。
6、(2007江苏物理)(16分)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m,现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以v0=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求:
⑴线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F;
⑵线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q;
⑶线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。
模型13电磁感应的等长双杆切割
1、(2001春季招生)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为。
导轨上面横放着两根导体棒,构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量皆为,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒静止,棒有指向棒的初速度(见图).若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少.
(2)当棒的速度变为初速度的时,棒的加速度是多少?
参考解答:
棒向棒运动时,两棒和导轨构成的回路面积变小,磁通量发生变化,于是产生感应电流.棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动,棒则在安培力作用下作加速运动.在棒的速度大于棒的速度时,回路总有感应电流,棒继续减速,棒继续加速.两棒速度达到相同后,回路面积保持不变,磁通量不变化,不产生感应电流,两棒以相同的速度作匀速运动.
(1)从初始至两棒达到速度相同的过程中,两棒总动量守恒,有
①
根据能量守恒,整个过程中产生的总热量
②
(2)设棒的速度变为初速度的时,棒的速度为,则由动量守恒可知
③
此时回路中的感应电动势和感应电流分别为
④
⑤
此时棒所受的安培力
⑥
棒的加速度
⑦
由以上各式,可得
⑧
2、如图所示,平行导轨MN和PQ相距0.5m,电阻可忽略.其水平部分是粗糙的,置于0.60T竖直向上的匀强磁场中,倾斜部分是光滑的,该处没有磁场.导线a和b质量均为0.20kg,电阻均为0.15,a、b相距足够远,b放在水平导轨上.a从斜轨上高0.050m处无初速释放.求:
(1)回路的最大感应电流是多少?
(2)如果导线与导轨间的动摩擦因数=0.10,当导线b的速率达到最大值时,导线a的加速度是多少?
3、(2003天津理综)(18分)两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。
导轨间的距离l=0.20m。
两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。
在t=0时刻,两杆都处于静止状态。
现有一与导轨平行,大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。
经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,问此时两金属杆的速度各为多少?
解:
设任一时刻t两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v1和v2经过很短的时间△t,杆甲移动距离v1△t,杆乙移动距离v2△t,回路面积改变
△S=[(x-v2△t)+v1△t]l-lx=(v1-v2)l△t
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势
ε=B
回路中的感应电流
i=
杆的运动方程
F-Bli=ma
由于作用于杆甲和乙和安培力总是大小相等,方向相反,所以两杆的动量(t=0时为0)等于外力F的冲量
Ft=mv1+mv2
联立以上各式解得
v1=
v2=
代入数据得:
v1=8.15m/s,v2=1.85m/s
4、(2011海南第16题).如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m。
竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;
两杆的总电阻为R,导轨间距为。
整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。
导轨电阻可忽略,重力加速度为g。
在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好。
(1)细线少断后,任意时刻两杆运动的速度之比;
(2)两杆分别达到的最大速度。
设某时刻MN和速度分别为v1、v2。
(1)两金属杆所受的安培力大小相同,方向相反,MN受安培力向下,所受安培力向上。
某时刻MN的加速度
同时刻的加速度
因为任意时刻两加速之比总为,所以:
①
(2)当MN和的加速度为零时,速度最大。
对受力平衡:
②
③,④,由①②③④得:
、
结束
….o---o…..o
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