2020届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应 提升训练15 电磁感应的综合问题
高三物理第二轮专题复习 专题四电磁感应与电路教案 人教版
专题四 电磁感应与电路一、考点回顾“电磁感应”是电磁学的核心内容之一，同时又是与电学、力学知识紧密联系的知识点，是高考试题考查综合运用知识能力的很好落脚点，所以它向来高考关注的一个重点和热点，本专题涉及三个方面的知识：一、电磁感应，电磁感应研究是其它形式有能量转化为电能的特点和规律，其核心内容是法拉第电磁感应定律和楞次定律；二、与电路知识的综合，主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化为其它形式的能量的特点及规律；三、与力学知识的综合，主要讨论产生电磁感应的导体受力、运动特点规律以及电磁感应过程中的能量关系。
由于本专题所涉及的知识较为综合，能力要求较高，所以往往会在高考中现身。
从近三年的高考试题来看，无论哪一套试卷，都有这一部分内容的考题，题量稳定在1～2道，题型可能为选择、实验和计算题三种，并且以计算题形式出现的较多。
考查的知识：以本部分内容为主线与力和运动、动量、能量、电场、磁场、电路等知识的综合，感应电流（电动势）图象问题也经常出现。
二、典例题剖析根据本专题所涉及内容的特点及高考试题中出的特点，本专题的复习我们分这样几个小专题来进行：1.感应电流的产生及方向判断。
2.电磁感应与电路知识的综合。
3.电磁感应中的动力学问题。
4.电磁感应中动量定理、动能定理的应用。
5.电磁感应中的单金属棒的运动及能量分析。
6.电磁感应中的双金属棒运动及能量分析。
7.多种原因引起的电磁感应现象。
(一)感应电流的产生及方向判断1．(2007理综II 卷)如图所示，在PQ 、QR 区域是在在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，bc 边与磁场的边界P 重合。
导线框与磁场区域的尺寸如图所示。
从t ＝0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。
以a →b →c →d →e →f 为线框中有电动势的正方向。
以下四个ε-t 关系示意图中正确的是【 】解析：楞次定律或左手定则可判定线框刚开始进入磁场时，电流方向，即感应电动势的方向为顺时针方向，故D 选项错误；1－2s 内，磁通量不变化，感应电动势为0，A 选项错误；2－3s 内，产生感应电动势E ＝2Blv ＋Blv ＝3Blv ，感应电动势的方向为逆时针方向（正方向），故C 选项正确。
(浙江选考)最新2020届高考物理二轮复习 专题四 电路与电磁感应专题综合训练
专题四电路与电磁感应专题综合训练(四)1.如图所示,开关S闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻R1断路,则下列说法中正确的是()A.电流表示数变小B.电压表示数变小C.电源内电路消耗的功率变大D.R3消耗的功率变大2.如图所示为一种常见的身高体重测量仪。
测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔。
质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。
当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U。
该同学的身高和质量分别为()A.v(t0-t),UB.UC.v(t0-t),(U-U0)D.(U-U0)3.如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两极板间有一个带负电的试探电荷固定在P点。
静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地。
以E表示两板间的电场强度,φ表示P点的电势,E p表示该试探电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。
若保持负极板不动,将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是()A.E增大,φ降低,E p减小,θ增大B.E不变,φ降低,E p增大,θ减小C.E不变,φ升高,E p减小,θ减小D.E减小,φ升高,E p减小,θ减小4.如图所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻r A=2 Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表A示数为6 A;当S2闭合,S1、S3断开时,A示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,A示数为4 A。
求:(1)电炉子的电阻及发热功率各多大?(2)电动机的内阻是多少?(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?5.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。
2020版高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应规律及综合应用讲义增分练(含解析)(最新整理)
第2讲电磁感应规律及综合应用网络构建备考策略1.看到“磁感应强度B随时间t均匀变化”,想到“错误!＝k为定值”。
2.应用楞次定律时的“三看”和“三想”(1)看到“线圈(回路）中磁通量变化"时，想到“增反减同”。
（2)看到“导体与磁体间有相对运动”时，想到“来拒去留".(3）看到“回路面积可以变化”时，想到“增缩减扩”。
3。
抓住“两个定律"、运用“两种观点”、分析“一种电路”“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;“两种观点"是指动力学观点和能量观点；“一种电路”是指电磁感应电路.楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用楞次定律的应用【典例1】(2019·浙江绍兴选考模拟）大小不等的两导电圆环P、Q均固定于水平桌面，Q 环位于P环内。
在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B,则（)图1A。
Q环内有顺时针方向的感应电流B。
Q环内有逆时针方向的感应电流C。
P环内有顺时针方向的感应电流D.P环内有逆时针方向的感应电流解析由楞次定律可知P环内有逆时针方向的感应电流，Q环内没有感应电流产生,故A、B、C错误，D正确。
答案D【典例2】（2019·浙江海宁选考模拟)（多选）如图2所示，闭合导体环水平固定.条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直轴线下落，穿过导体环的过程中，关于导体环中的感应电流及条形磁铁的加速度，下列说法正确的是( )图2A.从上向下看,导体环中的感应电流的方向先顺时针后逆时针B.从上向下看，导体环中的感应电流的方向先逆时针后顺时针C.条形磁铁的加速度一直小于重力加速度D。
条形磁铁的加速度开始小于重力加速度，后大于重力加速度解析当条形磁铁的中心恰好位于导体环所在的水平面时，条形磁铁内部向上的磁感线都穿过了导体环，而条形磁铁外部向下穿过导体环的磁通量最少,所以此时刻穿过导体环的磁通量最大,因此全过程导体环中磁通量方向向上，先增大后减小，从上向下看,感应电流方向先顺时针后逆时针，A正确，B错误；导体环中的感应电流产生的磁场始终阻碍条形磁铁运动,所以条形磁铁的加速度一直小于重力加速度，C正确，D错误。
2020高考物理二轮复习阶段训练(四)电路和电磁感应(含解析)
阶段训练(四)电路和电磁感应(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。
在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。
全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。
在开关S闭合与断开时,A、B灯泡发光情况是()A.S刚闭合后,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮B.S刚闭合后,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮C.S闭合足够长时间后,A灯泡和B灯泡一样亮D.S闭合足够长时间后再断开,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭答案:A解析:S刚闭合后,电流变化快,自感线圈的感抗大,电流通过A灯向电容器充电,随着电流趋于稳定,自感线圈相当于短路,电容器相当于断路,所以是A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮,选项A正确,B错误;S闭合足够长时间后,A灯熄灭,B灯亮,S再断开,电容器C通过灯泡B放电,B灯逐渐熄灭,由于自感线圈产生自感电动势,与A灯构成闭合电路,A灯逐渐熄灭,选项C、D错误。
2.如图所示,电源电动势为E,内阻为r。
当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,干路电流为I,下列说法正确的是(灯泡电阻不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI的比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU2答案:B解析:滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端,总电阻变大,总电流减小,路端电压增大,L2中电流减小,变暗,L3中电压增大,变亮,U1增大,选项A错误;U2减小,而路端电压U=U1+U2增大,所以U1的变化量大于U2的变化量,选项C、D错误;ΔU1与ΔI的比值不变,为电源内阻和L2电阻之和,选项B正确。
3.(2019·河南濮阳模拟)如图甲所示,光滑“∠”形金属支架ABC固定在水平面上,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒EF放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,取垂直于纸面向里为正方向,则下列说法正确的是()A.t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大B.t2时刻轻杆对导体棒的作用力最大C.t2到t3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小D.t2到t4时间内,轻杆对导体棒的作用力方向不变答案:C可知,t1时刻感应电动势为0,感应电流为0,安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,解析:由E=nΔΦΔΦ选项A错误;t2时刻感应电动势最大,感应电流最大,但磁感应强度为0,安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,选项B错误;t2到t3时间内,安培力先增大后减小,所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小,选项C正确;t2到t4时间内,感应电流方向改变,安培力方向改变,则轻杆对导体棒的作用力方向改变,选项D错误。
江苏省2020版高考物理二轮复习专题四电路电磁感应规律及其应用习题含含解析
高考物理二轮复习专题：专题四电路电磁感应规律及其应用一、单项选择题1.(2018江苏南京、盐城一模)下列图中,A图是真空冶炼炉,可以冶炼高质量的合金;B图是充电器,工作时绕制线圈的铁芯中会发热;C图是安检门,可以探测人身是否携带金属物品;D图是工人穿上金属丝织成的衣服,可以高压带电作业。
不属于涡流现象的是( )答案 D 线圈接有交变电流,在线圈中会产生变化的磁场,变化的磁场在冶炼炉中产生电场,使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流,故A中属于涡流现象;充电器工作时有交变电流通过,交变电流产生的交变磁场穿过铁芯,在铁芯中产生电场,使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流,故B中属于涡流现象;线圈中的交变电流产生交变的磁场,会在金属物品中产生交变的感应电流,而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流(涡流),引起线圈中交变电流发生变化,从而被探测到,故C中属于涡流现象;工作服用包含金属丝的织物制成,形成一个导体壳,壳外有电场,壳内场强保持为零,高压外电场不会对内部产生影响,故D中属于静电屏蔽。
2.(2019江苏宿迁月考)驱动中国2018年6月19日消息,京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵,开启了全球首次全场景常态化配送运营。
该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。
机器人主动礼让行人,是利用了( )A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器答案 C 人体是有温度的,机器人主动礼让行人利用了温度传感器的工作原理,故C正确,A、B、D错误。
3.(2019江苏单科,3,3分)如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。
断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为( )A.1 ΩB.2 ΩC.3 ΩD.4 Ω答案 A 若断开S,则电压表的示数等于电源电动势E,则E=3 V。
若闭合S,据串联电路电压分配关系可得UU =UU+U,且U=2 V,R=2 Ω,得出r=1 Ω,故选项A正确。
2020届高考物理二轮专题训练试题：电磁感应练习50题
范文2020届高考物理二轮专题训练试题：电磁感应练习1/ 950题电磁感应练习 50 题（含答案） 1、如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L=0.2m，长为 2d，d=0.5m，上半段 d 导轨光滑，下半段 d 导轨的动摩擦因素为μ= ，导轨平面与水平面的夹角为θ=30°．匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T，方向与导轨平面垂直．质量为 m=0.2kg 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在粗糙的下半段一直做匀速运动，导体棒始终与导轨垂直，接在两导轨间的电阻为R=3Ω，导体棒的电阻为r=1Ω，其他部分的电阻均不计，重力加速度取 g=10m/s2，求：（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小；（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻 R 上的电量 q；（3）整个运动过程中，电阻 R 产生的焦耳热Q．答案分析：（1）研究导体棒在粗糙轨道上匀速运动过程，受力平衡，根据平衡条件即可求解速度大小．（2）进入粗糙导轨前，由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式结合求解电量．（3）导体棒在滑动时摩擦生热为Qf=2μmgdcosθ，再根据能量守恒定律求解电阻产生的焦耳热 Q．解答：解：（1）导体棒在粗糙轨道上受力平衡：由 mgsin θ=μmgcos θ+BIL 得：I=0.5A 由 BLv=I（R+r）代入数据得：v=2m/s （2）进入粗糙导轨前，导体棒中的平均电动势为： = = 导体棒中的平均电流为： = =3/ 9所以，通过导体棒的电量为：q=△t= =0.125C （3）由能量守恒定律得：2mgdsin θ=Q 电+μmgdcos θ+mv2 得回路中产生的焦耳热为：Q 电 =0.35J 所以，电阻 R 上产生的焦耳热为：Q= Q 电 =0.2625J 答：（1）导体棒到达轨道底端时的速度大小是 2m/s；（2）导体棒进入粗糙轨道前，通过电阻 R 上的电量 q 是 0.35C；（3）整个运动过程中，电阻 R 产生的焦耳热 Q 是 0.2625J．点评：本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合，都要求正确分析受力情况，运用平衡条件列方程，关键要正确推导出安培力与速度的关系式，分析出能量是怎样转化的． 2、如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37?，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度 B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
2020版高考物理二轮复习第1部分专题4电路与电磁感应第2讲电磁感应定律及其应用课件
流，且有扩张趋势，选项 B、C 正确；在 t2～t3 时间内，B 的方向向 下，且 B 的变化率逐渐减小，则螺线管中的感应电流方向为从上到 下且逐渐减小，在导线框 abcd 中的磁通量为向里且逐渐减小，穿过 环的磁通量向里且逐渐减小，根据楞次定律可知，环内有顺时针方 向的感应电流，选项 D 错误。]
ΔΦ 考向 3 “E＝ Δt ”变化与电路
4．(2019·河南联考)如图甲所示，abcd 为边长为 L＝1 m 的正方 形金属线框，电阻为 R＝2 Ω，虚线为正方形的对称轴，虚线上方线 框内有按图乙变化的匀强磁场，虚线下方线框内有按图丙变化的匀 强磁场，磁场方向垂直于纸面向里为正，则线框中的感应电流大小 为( )
4．(多选)(2018·全国卷Ⅲ·T20)如图(a)所示，在同一平面内固定有 一长直导线 PQ 和一导线框 R，R 在 PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正 弦交流电 i，i 的变化如图(b)所示，规定从 Q 到 P 为电流正方向。导 线框 R 中的感应电动势( )
图(a)
图(b)
A．在 t＝T4时为零 B．在 t＝T2时改变方向 C．在 t＝T2时最大，且沿顺时针方向 D．在 t＝T 时最大，且沿顺时针方向
1．感应电流方向的判断方法 (1)右手定则：即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进 行判断。 (2)楞次定律：即根据穿过回路的磁通量的变化情况进行判断(如 下 T1、T3)。
2．楞次定律中“阻碍”的理解 (1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”。 (2)阻碍物体间的相对运动“来拒去留”。 (3)阻碍线圈面积的变化“增缩减扩”(如下 T1)。 (4)阻碍原电流的变化(自感现象)“增反减同”。
A．在 0～t1 时间内，环有收缩趋势 B．在 t1～t2 时间内，环有扩张趋势 C．在 t1～t2 时间内，环内有逆时针方向的感应电流 D．在 t2～t3 时间内，环内有逆时针方向的感应电流
2020届高考物理题：电路与电磁感应、近代物理二轮练习附答案
2020届高考物理题：电路与电磁感应、近代物理二轮练习附答案专题：电路与电磁感应、近代物理一、选择题1、(2020湖南省长沙模拟)如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是()A．将多用表的电压挡并联在ac两端，示数0，说明ac间断路B．将多用表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好C．将多用表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路D．断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆挡，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好2、教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的12，则()A．R消耗的功率变为1 2PB．电压表V的读数变为1 2UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变3、(2019·云南模拟)如图所示，两光滑水平放置的平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。
电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。
现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右匀速运动时()A．电容器两端的电压为零B．通过电阻R的电流为BL v RC．电容器所带电荷量为CBL vD．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为B2L2v R4、如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨变成“∠”形，底部导轨面水平，倾斜部分与水平面成θ角，导轨与固定电阻相连，整个装置处于竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．导体棒ab与cd均垂直于导轨放置，且与导轨间接触良好，两导体棒的电阻均与阻值为R的固定电阻相等，其余部分电阻不计，当导体棒cd沿导轨向右以速度v匀速滑动时，导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态，导体棒ab的重力为mg，则()A．导体棒cd两端的电压为BL vB．t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为2BL v t 3RC．cd棒克服安培力做功的功率为B2L2v2RD．导体棒ab所受安培力为mgsinθ5、用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz6、（双选）如图所示，一矩形线圈置于有理想左边界(图中虚线MN)的匀强磁场中，开始时，线圈平面与磁场垂直。
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提升训练15 电磁感应的综合问题1.一实验小组想要探究电磁刹车的效果。
在遥控小车底面安装宽为L、长为2.5L的N匝矩形线框,线框电阻为R,面积可认为与小车底面相同,其平面与水平地面平行,小车总质量为m。
其俯视图如图所示,小车在磁场外行驶时的功率保持P不变,且在进入磁场前已达到最大速度,当车头刚要进入磁场时立即撤去牵引力,完全进入磁场时速度恰好为零。
已知有界磁场PQ和MN间的距离为2.5L,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,在行驶过程中小车受到地面阻力恒为F f。
求:(1)小车车头刚进入磁场时,线框的感应电动势E;(2)电磁刹车过程中产生的焦耳热Q;(3)若只改变小车功率,使小车刚出磁场边界MN时的速度恰好为零,假设小车两次与磁场作用时间相同,求小车的功率P'。
2.(2017浙江义乌高三模拟)如图所示,固定在上、下两层水平面上的平行金属导轨MN、M'N'和OP、O'P'间距都是l,二者之间固定有两组竖直半圆形轨道PQM和P'Q'M',它们是用绝缘材料制成的,两轨道间距也均为l,且PQM和P'Q'M'的竖直高度均为4R,两组半圆形轨道的半径均为R。
轨道的QQ'端、MM'端的对接狭缝宽度可忽略不计,图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。
下层金属导轨接有电源,当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时,将有电流从电源正极流出,经过导轨和金属杆流回电源负极。
此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。
运动过程中金属杆始终与导轨垂直,且接触良好。
当金属杆由静止开始向右运动4R到达水平导轨末端PP'位置时其速度大小v P=4。
已知金属杆质量为m,两轨道间的磁场可视为匀强磁场,其磁感应强度与电流的关系为B=kI(k为已知常量),金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运动,运动中金属杆所受的摩擦阻力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计。
(1)求金属杆在下层导轨运动过程中通过它的电流大小。
(2)金属杆由PP'位置无碰撞地水平进入第一组半圆轨道PQ和P'Q',又在狭缝Q和Q'无碰撞地水平进入第二组半圆形轨道QM和Q'M'的内侧。
求金属杆由PP'处到MM'处过程中动量的增量。
(3)金属杆由第二个半圆轨道的最高位置MM'处,以一定的速度在M和M'处沿对接狭缝无碰撞地水平进入上层金属导轨后,能沿着上层金属导轨滑行。
设上层水平导轨足够长,其右端连接的定值电阻阻值为r,导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中(不计此时导轨中电流产生的磁场的影响)。
求金属杆在上层水平金属导轨上滑行过程中通过导体横截面的电荷量。
3.如图所示,虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。
在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。
缓冲车的底部,安装电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B。
导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成,滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd,线圈的总电阻为R,匝数为n,ab边长为L。
假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲,一切摩擦阻力不计。
(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小;(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零,则此过程线圈abcd中通过的电荷量和产生的焦耳热各是多少?(3)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后,滑块K立即停下,求此后缓冲车厢的速度v随位移x的变化规律?(4)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后,要使导轨右端不碰到障碍物,则缓冲车与障碍物C碰撞前,导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大?4.(2017浙江七彩阳光联盟高三期初)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨G1、G2放置在倾角为α的斜面上,导轨间距为l,电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放,经过时间t0,两灯泡开始并保持正常发光。
金属棒下落过程中保持与导轨垂直,且与导轨接触良好。
重力加速度为g。
求:(1)磁感应强度B的大小;(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率v;(3)在t=0至t=t0期间,两小灯泡产生的焦耳热。
5.(2018浙江4月选考,23)如图所示,在竖直平面内建立xOy坐标系,在0≤x≤0.65 m、y≤0.40 m 范围内存在一具有理想边界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。
一边长l=0.10 m、质量m=0.02 kg、电阻R=0.40 Ω的匀质正方形刚性导线框abcd处于图示位置,其中心的坐标为(0,0.65 m)。
现将线框以初速度v0=2.0 m/s水平向右抛出,线框在进入磁场过程中速度保持不变,然后在磁场中运动,最后从磁场右边界离开磁场区域,完成运动全过程。
线框在全过程中始终处于xOy平面内,其ab边与x轴保持平行,空气阻力不计,g取10 m/s2。
求:(1)磁感应强度B的大小;(2)线框在全过程中产生的焦耳热Q;(3)在全过程中,cb两端的电势差U c b与线框中心位置的x坐标的函数关系。
6.(2016浙江杭州模拟)如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m、宽为d=1 m的U形金属导轨,在U形导轨右侧l=0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示,在t=0时刻,质量为m=0.1 kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度(1 m)的电阻均为λ=0.1 Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(g取10 m/s2)。
(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况;(2)计算4 s内回路中电流的大小,并判断电流方向;(3)计算4 s内回路产生的焦耳热。
7.如图所示,宽度为L的光滑平行金属导轨PQ和P'Q'倾斜放置,顶端QQ'之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP'处通过一小段平滑圆弧与一段光滑水平轨道相连。
已知水平轨道离地面的高度为h,两倾斜导轨间有一垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B;有两根长均为L、质量均为m、电阻均为R的金属棒AA'、CC'。
当金属棒CC'放置在水平轨道右端时,两水平轨道间就会出现竖直方向的磁感应强度为B1的匀强磁场,此时开关S处于断开状态;而如果金属棒CC'一离开水平轨道,水平轨道间的磁场就马上消失,同时开关S马上闭合。
现把金属棒CC'放在光滑水平轨道上右端,金属棒AA'离水平轨道高为H的地方以较大的初速度v0沿轨道下滑,在极短时间内金属棒CC'就向右离开水平轨道,离开水平轨道后在空中做平抛运动,落地点到抛出点通过的水平距离为x1,金属棒AA'最后也落在水平地面上,落地点到抛出点的水平距离为x2;不计导轨电阻,忽略金属棒经过PP'处的机械能损失,不计空气阻力,已知重力加速度为g,则:(1)判断B1的方向;(2)求通过CC'的电荷量q;(3)求整个运动过程中金属棒AA'产生的焦耳热Q。
8.(2016浙江慈溪中学月考)如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。
匀强磁场区域的上、下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。
开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动,在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。
线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。
线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g。
求:(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍;(2)磁场上、下边界间的距离H。
9.如图所示,两根相同平行金属直轨道竖直放置,上端用导线接一阻值为R的定值电阻,下端固定在水平绝缘底座上。
底座中央固定一根绝缘弹簧,长L、质量为m的金属直杆ab通过金属滑环套在轨道上。
在直线MN的上方分布着垂直轨道面向里、磁感应强度为B的足够大匀强磁场。
现用力压直杆ab使弹簧处于压缩状态,撤去力后直杆ab被弹起,脱离弹簧后以速度v1穿过直线MN,在磁场中上升高度h时到达最高点。
随后直杆ab向下运动,离开磁场前做匀速直线运动。
已知直杆ab与轨道的摩擦力大小恒等于杆重力的k倍(k<1),回路中除定值电阻外不计其他一切电阻,重力加速度为g。
求:(1)杆ab向下运动离开磁场时的速度v2;(2)杆ab在磁场中上升过程经历的时间t。
10.如图所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,半径r=0.5 m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。
一个匝数n=10匝的刚性正方形线框abcd,通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25 W的小灯泡A相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。
已知线框质量m=2 kg,总电阻R0=1.25 Ω,边长L>2r,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=2-t(T)的规律变化。
开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:(1)小灯泡正常发光时的电阻R;(2)线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q。
提升训练15电磁感应的综合问题1.答案 (1)(2)-2.5F f L(3)解析 (1)小车刚进入磁场时的速度设为v0,则v0=,感应电动势E=NBLv0=。
(2) 由动能定理,可得2.5F f L+Q=解得Q=-2.5F f L=-2.5F f L。
(3)以小车刚要进入到恰好穿出磁场为研究过程,由动量定理,可得F f t+2NBI'Lt=F f t+2NBLq=mv0' ①q==N②当功率为P时,小车进入磁场时间为t,由动量定理得F f t+NBILt=F f t+NBLq=mv0③由①②③,可得v0'=P'=F f v0'=。
2.答案 (1)(2)m(2-4)(3)解析 (1)a==2gBIL=kI2l=maI=。
(2)-mg4R=mv2-v=2ΔP=m(2-4)。