2019-2020年高二物理 寒假作业 第14天 电磁感应中的电路和图象问题 新人教版.doc

上传人:tian****1990 文档编号:2730510 上传时间:2019-11-29 格式:DOC 页数:6 大小:126KB
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资源描述
2019-2020年高二物理 寒假作业 第14天 电磁感应中的电路和图象问题 新人教版考纲要求:难易程度:如图所示,在一磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放着两根相距为h=0.1 m的平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3 的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2 m,每米阻值r=2.0 的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c、d,当金属棒在水平拉力作用于以速度v=4.0 m/s向左做匀速运动时,则下列说法正确的是A金属棒a、b两端点间的电势差为0.2 VB水平拉金属棒的力的大小为0.02 NC金属棒a、b两端点间的电势差为0.32 VD回路中的发热功率为0.06 W【参考答案】BC【试题解析】金属棒cd段产生的感应电动势为Ecd=Bhv=0.50.14 V=0.2 V;cdQN中产生的感应电流为;金属棒ab两端的电势差等于Uac、Ucd、Udb三者之和,由于Ucd=EcdIrcd,所以Uab=EabIrcd=BLvIrcd=0.32 V,故A错误,C正确;使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力,方向向左,大小为F=F安=BIh=0.50.40.1 N=0.02 N,选项B正确;回路中的热功率P热=I2(R+hr)=0.08 W,D错误。【名师点睛】本题是电磁感应与电路知识的综合,要区分清楚哪部分电路是电源,哪部分是外部分,以及ab两端点间的电势差与感应电动势的关系。【知识补给】电磁感应中图象类选择题的两个常见解法1排除法:定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是物理量的正负,排除错误的选项。2函数法:根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系,然后由函数关系对图象作出分析和判断,这未必是最简捷的方法,但却是最有效的方法。如图所示,足够长光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置,导轨间距为L,一个磁感应强度为B的匀强磁场向下垂直穿过导轨平面,导轨上端M与P间接有电容为C的电容器,金属棒开始静止。现对金属棒施加一水平向右、大小为F的恒力作用,不计一切摩擦和电阻,则经过时间t的过程中A金属棒可能做变加速运动B金属棒中的电流恒定C电容器所带电荷量D电容器储存的电场能为如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中APQ中电流一直增大BPQ中电流一直减小C线框消耗的电功率先增大后减小D线框消耗的电功率先减小后增大如图所示,MN、PQ是倾角为的两平行光滑且足够长的金属轨道,其电阻忽略不计。空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与轨道接触良好,每根导体棒的质量均为m,电阻均为r,轨道宽度为L,与轨道平行的绝缘细线一端固定,另一端与ab棒中点连接,细线承受的最大拉力Tm=2mgsin 。今将cd棒由静止释放,则细线被拉断时,cd棒的A速度大小是B速度大小是C加速度大小是2gsin D加速度大小是0如图,线圈abcd固定于分布均匀的磁场中,磁场方向垂直线圈平面。当磁场的磁感应强度B随时间t变化时,该磁场对ab边的安培力大小恒定。下列描述B随t变化的图象中,可能正确的如图,两根足够长光滑平行金属导轨、倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,板间距离足够大,板间有一带负电的尘埃,金属棒水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好。现同时由静止释放带电尘埃和金属棒,则A金属棒最终沿金属导轨匀速下滑B金属棒一直沿金属导轨加速下滑C金属棒下滑过程中M板电势高于N板电势D带电尘埃一直向着N板运动,最终做匀速直线运动如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨MN、PQ处于竖直向下的足够大的匀强磁场中,导轨间距为L,导轨右端接有阻值为R的电阻。一根质量为m,电阻为r的金属棒垂直导轨放置,并与导轨接触良好。现使金属棒以某初速度向左运动,它先后经过位置a、b后,到达位置c处刚好静止。已知磁场的磁感应强度为B,金属棒经过a、b处的速度分别为v1、v2,a、b间距离等于b、c间距离,导轨电阻忽略不计。下列说法中正确的是A金属棒运动到a处时的加速度大小为B金属棒运动到b处时通过电阻R的电流方向由Q指向NC金属棒在ab与bc过程中通过电阻R的电荷量相等D金属棒在a处的速度v1是其在b处速度v2的倍U形导线框MNQP水平放置在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中,磁场方向与导线框所在平面垂直,导线MN和PQ足够长,间距为0.5 m,横跨在导线框上的导体棒ab的电阻r=1.0 ,接在NQ间的电阻R=4.0 ,电压表为理想电表,其余电阻不计。导体棒在水平外力作用下以速度=2.0 m/s向左做匀速直线运动,不计导体棒与导线框间的摩擦。求:(1)通过电阻及ab的电流方向如何?(2)电压表的示数为多少?(3)若某一时刻撤去水平外力,则从该时刻起,在导体棒运动1.0 m的过程中,通过导体棒的电荷量为多少?【参考答案】,D正确。C 设导体棒的长度为,磁感应强度为,导体棒的速度保持不变,根据法拉第电磁感应定律,感应的电动势不变,设线框左边的电阻为,则左右两边线框的电阻为,流过PQ的电流,可以看出当PQ从靠近ad向bc靠近过程中,从零增大到3R,从而可以判断电流先减小后增大,故AB项错误;电源的内阻为,PQ从靠近ad向bc靠近过程中,外电路的并联等效电阻从零增大到0.75R又减小到零,外电路的电阻等于电源内阻的时候消耗的功率最大,所以外电路的功率应该先增大后减小,故C正确,D项错误。AD 细线被拉断时,拉力达到,根据平衡条件有,可得ab棒所受安培力,由于两棒的电流相等,所受安培力大小相等,由,可得cd棒的速度,A正确,B错误;对cd棒,根据牛顿第二定律有,得a=0,C错误,D正确。B 当磁感应强度发生变化时,线框内产生感应电动势为:,感应电流为:,安培力为:,联立得:,由公式可知,安培力恒定,若磁场B增大,则减小,若B减小,则增大,所以四个图象中只有B正确。【名师点睛】当磁感应强度发生变化时,线框内产生感应电流,由法拉第电磁感应定律即可表达出感应电动势,再由欧姆定律和安培力的表达式即可求出B的变化。【名师点睛】金属棒沿光滑导轨加速下滑,棒中有感应电动势而对电容器充电,充电电流通过金属棒时受安培力作用,只有金属棒速度增大时才有充电电流,因此总有mgsinBIl0,由右手定则判断电势高低。BC 金属棒运动到a处时,有,安培力,由牛顿第二定律得加速度,A错误;金属棒运动到b处时,由右手定则判断知,通过电阻的电流方向由Q指向N,B正确;金属棒在ab过程中,通过电阻的电荷量,同理,在bc的过程中,通过电阻的电荷量,由于,可得,C正确;在bc的过程中,对金属棒运用动量定理得:,而,解得,同理,在ac的过程中,对金属棒运用动量定理得:,而,解得,因,因此,D错误。则电阻R两端的电压为则电压表的示数为0.16 V(3)由,得,通过导体棒的电荷量为:【名师点睛】本题是电磁感应与电路知识的综合,要掌握电磁感应和电路的基本规律,对于电磁感应中复杂的电路问题常常要画等效电路研究。
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