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《電磁感應中的圖像問題》進階練習(一)

上傳人:無*** 文檔編號:20335485 上傳時間:2021-03-08 格式:DOCX 頁數(shù):5 大?。?8.46KB
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1、 《電磁感應中的圖像問題》進階練習 一、選擇題 .如圖所示,電阻不計、間距為的光滑平行金屬導軌水平放置于磁感應強度為、方向豎直向 下的勻強磁場中,導軌左端接一定值電阻.質量為、電阻為的金屬棒置于導軌上, 受到垂直 于金屬棒的水平外力的作用由靜止開始運動,外力與金屬棒速度的關系是(、是常量) ,金 屬棒與導軌始終垂直且接觸良好. 金屬棒中感應電流為, 受到的安培力大小為, 電阻兩端的 電壓為,感應電流的功率為,它們隨時間變化圖象可能正確的有( ) . . . . .如圖

2、所示, 固定于水平面上的金屬架處在豎直向下的勻強磁場中, 金屬棒沿框架以速度向 右做勻速運動. 時,磁感應強度為, 此時到達的位置使構成一個邊長為的正方形. 為使棒中 不產(chǎn)生感應電流,從開始,磁感應強度隨時間變化圖象為( ) . . . . .如圖所示, 一閉合直角三角形線框以速度勻速穿過勻強磁場區(qū)域. 從邊進入磁場區(qū)開始計 時,到點離開磁場區(qū)止的過程中,線框內感應電流的情況(以逆時針方向為電流的正方向) 是如圖所示中的( ) . . 二、非選擇題 

3、 . . .如圖所示,兩根水平的金屬光滑平行導軌,其末端連接等高光滑的圓弧,其軌道半徑,圓 弧段在圖中的和之間, 導軌的間距為, 軌道的電阻不計. 在軌道的頂端接有阻值為 Ω的電阻, 整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中,磁感應強度.現(xiàn)有一根長度稍大于、 電阻不計, 質量的金屬棒,從軌道的水平位置開始在拉力作用下,從靜止勻加速運動到的時間,在的拉力為.已知金屬棒在和之間運動時的拉力隨時間變化的圖象如圖所示,重力加速度.求: ()求勻加速直線運動的加速度. ()金屬棒做勻加速運動時通過金屬棒的電荷量;

4、()勻加到后, 調節(jié)拉力使金屬棒接著沿圓弧做勻速圓周運動至處, 金屬棒從沿圓弧做勻速圓周運動至的過程中,拉力做的功. .兩根平行金屬導軌固定傾斜放置,與水平面夾角為,相距, 、間接一個電阻, Ω .在導軌 上、兩點處放一根質量的金屬棒,長,金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù) μ .金屬棒與導軌接觸點間電阻 Ω,金屬棒被兩個垂直于導軌的木樁頂住而不會下滑, 如圖所示. 在金屬導軌區(qū)域 加一個垂直導軌斜向下的勻強磁場,磁場隨時間的變化關系如圖所示.重力加速度.(,).求: ()~內回路中產(chǎn)生的感應電動勢大?。? ()時刻,金屬棒所受的安培

5、力大小. ()在磁場變化的全過程中,若金屬棒始終沒有離開木樁而上升,則圖中的最大值. ()通過計算在圖中畫出~內金屬棒受到的靜摩擦力隨時間的變化圖象. 參考答案 .解: 設金屬棒在某一時刻速度為,由題意可知,由題意可知,感應電動勢,環(huán)路電流,即∝;安培力,方向水平向左,即∝;兩端電壓,即∝;感應電流功率,即.分析金屬棒運動情況,由力的合成和牛頓第二定律可得: ,即加速度,因為金屬棒從靜止出發(fā),所以,且,即>,加速度方向水平向右. ()若,,即,金屬棒水平向右做勻加速直線運動.有,說明∝,也即是∝, ,,,所以在此情

6、 況下沒有選項符合. ()若,隨增大而增大,即隨增大而增大,說明金屬棒做加速度增大的加速運動,速度與時間呈指數(shù)增長關系,根據(jù)四個物理量與速度的關系可知選項符合; ()若,隨增大而減小,即隨增大而減小,說明金屬棒在做加速度減小的加速運動,直到加速度減小為后金屬棒做勻速直線運動,根據(jù)四個物理量與速度關系可知選項符合;故選: .解: 當通過閉合回路的磁通量不變,則棒中不產(chǎn)生感應電流,有 () 所以.即與時間為反比例關系; 則可知對應的圖象應為; 故正確,錯誤. 故選:. .解: 根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件可知, 線框進入

7、或離開磁場時, 穿過線框的磁通量發(fā)生變化, 線框中有感應電流產(chǎn)生,當線框完全進入磁場時,磁通量不變,沒有感應電流產(chǎn)生,故錯誤;感應電流,線框進入磁場時,導體棒切割磁感線的有效長度減小,感應電流逐漸減??; 線框離開磁場時,導體棒切割磁感線的有效長度減小,感應電流逐漸減?。还收_,錯誤; 故選. .解: ()設金屬棒勻加速運動的加速度為,則運動到的速度: 當金屬棒在時為研究對象,產(chǎn)生的感應電動勢: 產(chǎn)生的電流: 金屬棒所受的安培力: 據(jù)牛頓第二定律得:﹣ 聯(lián)立以上帶入數(shù)據(jù)解得: ①

8、 ()據(jù)以上可知,金屬棒勻加速運動的位移: ② 據(jù)法拉第電磁感應定律得: ③ 通過金屬棒的平均電流: ④ 通過金屬棒的電量: ?△ ⑤ 聯(lián)立①②③④⑤帶入數(shù)據(jù)解得: ()金屬棒在圓弧軌道的速率: ⑥ 運動的時間為:⑦ 產(chǎn)生的電動勢最大值: ⑧ 由于圓弧段導體棒做的是勻速圓周運動,所以導體棒中產(chǎn)生正弦式電流,所以產(chǎn)生的熱量: ⑨ 據(jù)能量守恒可知: 聯(lián)立以上解得: 答: ()金屬棒做勻加速運動的加速度; ()金屬棒做勻加速運動時通過金屬棒的電荷量; ()

9、金屬棒從沿圓弧做勻速圓周運動至的過程中,拉力做的功為. .解: ()讀圖()可知: 感應電動勢為 ()感應電流為 時刻,金屬棒所受的安培力大小為()金屬棒對木樁的壓力為零,零. 安()()().  安 . 最大靜摩擦力沿斜面向下, 此時沿傾斜導軌方向上合外力為 又. μ,即最大靜摩擦力. 由安 代入相關數(shù)據(jù)后,得: . ()一開始,木樁對金屬棒有支持力,金屬棒對導軌無相對運動趨勢: 靜.隨著安培力 安的增 大,木樁對金屬棒的彈力減小,直至彈力為零.滿足: 安(), 代入數(shù)據(jù):(′),得:′. 安繼續(xù)增大, 靜從零開始增大, 安()() 靜,所以隨線形增大至 (此時). 畫出圖象如圖. 答: ()~內回路中產(chǎn)生的感應電動勢大小是. ()時刻,金屬棒所受的安培力大小是. ()在磁場變化的全過程中,若金屬棒始終沒有離開木樁而上升,則圖中的最大值是. ()畫出~內金屬棒受到的靜摩擦力隨時間的變化圖象如圖所示.

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