高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 微專題69 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題
《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 微專題69 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 微專題69 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題 考點(diǎn)及要求:(1)力學(xué)知識:受力分析、運(yùn)動分析和牛頓第二定律的應(yīng)用(Ⅱ);(2)電學(xué)知識:串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、閉合電路歐姆定律和功能關(guān)系(Ⅱ). 1.(多選)如圖1所示,正方形金屬線圈abcd平放在粗糙水平傳送帶上,被電動機(jī)帶動一起以速度v勻速運(yùn)動,線圈邊長為L,電阻為R,質(zhì)量為m,有一邊界長度為2L的正方形磁場垂直于傳送帶,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈穿過磁場區(qū)域的過程中速度不變,下列說法中正確的是( ) 圖1 A.線圈穿出磁場時感應(yīng)電流的方向沿abcda B.線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時受到水平向左的靜摩擦力,穿出區(qū)域時受到水平向右的靜摩擦力 C.線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中始終受到水平向右的靜摩擦力 D.線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中,電動機(jī)多消耗的電能為 2.(多選)如圖2,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置,導(dǎo)軌寬度為l,下端與電阻R連接,其他電阻不計,勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上.若金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并以一定初速度v0從高處沿導(dǎo)軌下滑,則金屬棒( ) 圖2 A.電流方向從a到b B.剛開始下滑瞬間產(chǎn)生的電動勢為Blv0 C.最終能勻速下滑 D.減少的重力勢能一定等于電阻R產(chǎn)生的內(nèi)能 3.如圖3所示,間距為L,電阻不計的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m,電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動,若金屬棒在整個運(yùn)動過程中通過的電荷量為q.下列說法正確的是( ) 圖3 A.金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動 B.整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 C.整個過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 D.整個過程中金屬棒克服安培力做功為 4.一正方形金屬線框位于有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi),線框平面與磁場垂直,線框的右邊緊貼著磁場邊界,如圖4甲所示.t=0時刻對線框施加一水平向右的外力,讓線框從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動穿過磁場,外力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示.已知線框質(zhì)量m=1 kg、電阻R=1 Ω,以下說法錯誤的是( ) 圖4 A.線框做勻加速直線運(yùn)動的加速度為1 m/s2 B.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2 T C.線框穿過磁場的過程中,通過線框的電荷量為 C D.線框邊長為1 m 5.(多選)如圖5所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場中,磁場垂直導(dǎo)軌所在平面,金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動,導(dǎo)軌一端跨接一個定值電阻R,導(dǎo)軌電阻不計,現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉,若保持拉力恒定,經(jīng)時間t1后速度為v,加速度為a1,最終以速度2v做勻速運(yùn)動;若保持拉力的功率恒定,經(jīng)時間t2后速度為v,加速度為a2,最終也以速度2v做勻速運(yùn)動,則( ) 圖5 A.t2=t1 B.t2<t1 C.a(chǎn)2=2a1 D.a(chǎn)2=3a1 6.(多選)如圖6甲所示,在豎直平面內(nèi)有一單匝正方形線圈和一垂直于豎直平面向里的有界勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場上、下邊界AB和CD均水平,線圈的ab邊水平且與AB間有一定的距離.現(xiàn)在讓線圈無初速度自由釋放,圖乙為線圈從自由釋放到cd邊恰好離開CD邊界過程中的速度-時間關(guān)系圖像.已知線圈的電阻為r,且線圈平面在線圈運(yùn)動過程中始終處在豎直平面內(nèi),不計空氣阻力,重力加速度為g,則根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)和題中所給物理量可得( ) 圖6 A.在0~t3時間內(nèi),線圈中產(chǎn)生的熱量為 B.在t2~t3時間內(nèi),線圈中cd兩點(diǎn)之間的電勢差為零 C.在t3~t4時間內(nèi),線圈中ab邊電流的方向?yàn)閺腷流向a D.在0~t3時間內(nèi),通過線圈回路的電荷量為 7.(多選)如圖7所示,在光滑絕緣的水平面上方,有兩個方向相反的水平方向的勻強(qiáng)磁場,PQ為兩磁場的邊界,磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B1=B,B2=2B,一個豎直放置的邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形金屬線框,以初速度v垂直磁場方向從圖中實(shí)線位置開始向右運(yùn)動,當(dāng)線框運(yùn)動到在每個磁場中各有一半的面積時,線框的速度為,則下列判斷正確的是( ) 圖7 A.此過程中通過線框截面的電荷量為 B.此過程中線框克服安培力做的功為mv2 C.此時線框的加速度為 D.此時線框中的電功率為 8.如圖8甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置,其寬度L=1 m,一勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端M與P之間連接阻值為R=0.40 Ω的電阻,質(zhì)量為m=0.01 kg、電阻為r=0.30 Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上.現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,下滑過程中ab始終保持水平,且與導(dǎo)軌接觸良好,其下滑距離x與時間t的關(guān)系如圖乙所示,圖像中的OA段為曲線,AB段為直線,導(dǎo)軌電阻不計,g=10 m/s2(忽略金屬棒ab運(yùn)動過程中對原磁場的影響),試求: 圖8 (1)當(dāng)t=1.5 s時,重力對金屬棒ab做功的功率; (2)金屬棒ab從開始運(yùn)動的1.5 s內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量; (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。? 9.如圖9甲所示,兩根水平的金屬光滑平行導(dǎo)軌,其末端連接等高光滑的圓弧,其軌道半徑為r、圓弧段在圖中的cd和ab之間,導(dǎo)軌的間距為L,軌道的電阻不計.在軌道的頂端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一根長度稍大于L、電阻不計、質(zhì)量為m的金屬棒,從軌道的水平位置ef開始在拉力作用下,從靜止勻加速運(yùn)動到cd的時間為t0,調(diào)節(jié)拉力使金屬棒接著沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動至ab處,已知金屬棒在ef和cd之間運(yùn)動時的拉力隨時間圖像如圖乙(圖中的F0、t0為已知量),求: 圖9 (1)金屬棒做勻加速的加速度; (2)金屬棒從cd沿圓弧做勻速圓周運(yùn)動至ab的過程中,拉力做的功. 答案解析 1.AD [正方形金屬線圈abcd穿出磁場區(qū)域時,磁通量減小,根據(jù)楞次定律,線圈中感應(yīng)電流的方向沿abcda,選項(xiàng)A正確;線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時,bc邊切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向是c→b,受到的安培力水平向左,根據(jù)二力平衡可知,靜摩擦力水平向右,穿出區(qū)域時,ad邊切割磁感線,產(chǎn)生d→a方向的感應(yīng)電流,受到的安培力水平向左,根據(jù)二力平衡可知,線圈受到的靜摩擦力水平向右,選項(xiàng)B錯誤;線圈abcd全部在磁場中運(yùn)動時,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,線圈不受摩擦力作用,選項(xiàng)C錯誤;線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中,電動機(jī)多消耗的電能W=2F安L=,選項(xiàng)D正確.] 2.BC [由右手定則可知,感應(yīng)電流方向從b到a,故A錯.剛開始下滑瞬間產(chǎn)生的電動勢為Blv0,B正確.由左手定則可知,棒下滑過程中受到的安培力方向沿斜面向上,棒可能一直勻速下滑,也可能先做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動,再勻速下滑,還可能先減速,再勻速下滑,故C正確.減少的重力勢能等于電阻R產(chǎn)生的內(nèi)能與棒增加的動能之和,故D錯.] 3.D [設(shè)某時刻金屬棒的速度為v,則此時的電動勢E=BLv,安培力F安=,由牛頓第二定律有F安=ma,則金屬棒做加速度減小的減速運(yùn)動,選項(xiàng)A錯誤;由能量守恒定律知,整個過程中克服安培力做功等于電阻R和金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱之和,即W安=Q=mv,選項(xiàng)B錯誤,D正確;整個過程中通過導(dǎo)體棒的電荷量q===,則金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移x=,選項(xiàng)C錯誤.] 4.D [開始時,a== m/s2=1 m/s2,A正確;由題圖乙可知t=1.0 s時安培力消失,線框剛好離開磁場區(qū)域,則線框邊長:l=at2=11.02 m=0.5 m,D錯誤;由t=1.0 s時,F(xiàn)=3 N,F(xiàn)-=ma,v=at=1 m/s,得B=2 T,B正確;q=t=t= C= C,C正確.] 5.BD [由于兩種情況下,最終棒都以速度2v勻速運(yùn)動,此時拉力與安培力大小相等,則有: F=F安=BIL== 當(dāng)拉力恒定,速度為v,加速度為a1時,根據(jù)牛頓第二定律有: F-=ma1 由①②解得:a1=. 若保持拉力的功率恒定,速度為2v時,拉力為F,則有: P=F2v, 又F=F安= 得:P= 則當(dāng)速度為v時,拉力大小為:F1=; 根據(jù)牛頓第二定律得:F1-=ma2, 解得:a2=, 所以a2=3a1,故C錯誤,D正確; 當(dāng)拉力的功率恒定時,隨著速度增大,拉力逐漸減小,最后勻速運(yùn)動時拉力最小,且最小值和第一種情況下拉力相等,因此最后都達(dá)到速度2v時,t1>t2,故A錯誤,B正確.] 6.AC [由題圖乙知線圈在t1時刻進(jìn)入磁場做勻速運(yùn)動,線圈的邊長為L=ac=bd=v1(t2-t1) 在0~t3時間內(nèi),只有在t1~t2時間內(nèi)線圈產(chǎn)生熱量,產(chǎn)生的熱量為Q=mgL=mgv1(t2-t1) 又根據(jù)平衡條件得mg=聯(lián)立得Q=,故A正確;在t2~t3時間內(nèi),線圈中cd切割磁感線,兩點(diǎn)之間的電勢差等于感應(yīng)電動勢,不為零,故B錯誤;在t3~t4時間內(nèi),線圈出磁場,磁通量減少,由楞次定律知線圈中ab邊電流的方向?yàn)閺腷流向a,故C正確;在0~t3時間內(nèi),通過線圈回路的電荷量為q===,故D錯誤.] 7.ABC [感應(yīng)電動勢為:E=,感應(yīng)電流為:I=,電荷量為:q=IΔt,解得:q=,故A正確;由能量守恒定律得,此過程中回路產(chǎn)生的電能為:E=mv2-m()2=mv2,故B正確;此時感應(yīng)電動勢:E=2Ba+Ba=Bav,線框電流為:I=,由牛頓第二定律得:2BIa+BIa=ma加,解得:a加=,故C正確;此時線框的電功率為:P=I2R=,故D錯誤.] 8.(1)0.7 W (2)0.26 J (3)0.1 T 解析 (1)金屬棒ab先做加速度減小的加速運(yùn)動,t=1.5 s后以速度vt勻速下落 由題圖乙知vt= m/s=7 m/s 由功率定義得t=1.5 s時,重力對金屬棒ab做功的功率 PG=mgvt=0.01107 W=0.7 W (2)在0~1.5 s,以金屬棒ab為研究對象,根據(jù)動能定理得 mgh-W安=mv-0 解得W安=0.455 J 閉合回路中產(chǎn)生的總熱量Q=W安=0.455 J 電阻R上產(chǎn)生的熱量QR=Q=0.26 J (3)當(dāng)金屬棒ab勻速下落時,由平衡條件得mg=BIL 金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLvt 則電路中的電流I= 代入數(shù)據(jù)解得B=0.1 T 9.(1) (2)mgr+ 解析 (1)設(shè)棒到達(dá)cd的速度為v,產(chǎn)生電動勢:E=BLv; 感應(yīng)電流:I= 棒受到的安培力:F安=BIL= 棒受到拉力與安培力的作用,產(chǎn)生的加速度:F0-F安=ma 又v=at0,所以:a= (2)金屬棒做勻速圓周運(yùn)動,當(dāng)棒與圓心的連線與豎直方向之間的夾角是θ時,沿水平方向的分速度:v水平=vcos θ 棒產(chǎn)生的電動勢:E′=BLv水平=BLvcos θ 回路中產(chǎn)生正弦式交變電流,可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為Em=BLv,有效值為E有效=Em 棒從cd到ab的時間:t== 根據(jù)焦耳定律Q=t= 設(shè)拉力做的功為WF,由功能關(guān)系有WF-mgr=Q 得WF=mgr+.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 微專題69 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題 高考 物理 一輪 復(fù)習(xí) 第十 專題 69 電磁感應(yīng) 中的 動力學(xué) 能量 問題
鏈接地址:http://www.3dchina-expo.com/p-11845953.html