2019-2020年高三物理 电磁感应中的能量问题（2）复习学案.doc

2019-2020年高三物理 电磁感应中的能量问题（2）复习学案1、如图8(a)所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时，若磁场的宽度为b(b3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0，并开始离开匀强磁场此过程中vt图象如图(b)所示，则 ()At0时，线框右侧边MN两端的电压为Bav0B在t0时刻线框的速度为v02Ft0/mC线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度大D线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度小2、如图所示，电阻R和电感线圈L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，下面能发生的情况是AB比A先亮，然后B熄灭BA比B先亮，然后A熄灭CA、B一起亮，然后A熄灭DA、B一起亮，然后B熄灭LABRSC3、.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当S闭合与断开时，A、B的亮度情况是（ ）A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光D.S闭合足够长时间后，B立即熄灭发光，而A逐渐熄灭abcdeg左右图一 f tO图二4.如图一所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架.图二为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则图三中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是（ ） F tO图三 F tO F tO F tOABCDB1/Tt/sO123456B2B15、在水平桌面上，一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图所示.01s内磁场方向垂直线框平面向下.圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图所示.若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的（设向右为静摩擦力的正方向）123456ft/sOf123456t/sO123456ft/sO123456ft/sOABCD AB6、2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到500km/h，可载5人.如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环.将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，下列说法中正确的是（ ）A.在B上放入磁铁的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流消失B.在B上放入磁铁的过程中，B中将产生感应电流.当稳定后，感应电流仍存在C.如A的N极朝上，B中感应电流的方向如图所示D.如A的N极朝上，B中感应电流的方向与图中所示的方向有时相同有时相反7、如图9所示，光滑的“”形金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域后，恰好做匀速运动以下说法中正确的是()A若B2B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑 B若B2B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑C若B2B1，金属棒进入B2区域后将先减速后匀速下滑8、一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑的平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则()A向上滑行的时间小于向下滑行的时间B在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量C向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电量相等D金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为m(vv2)9、如图所示，在一水平桌面上有竖直向上的匀强磁场，已知桌面离地高h1.25 m，现有宽为1 m的U形金属导轨固定在桌面上，导轨上垂直导轨放有一质量为2 kg、电阻为2 的导体棒，其他电阻不计，导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2，将导体棒放在CE左侧3 m处，CE与桌边重合，现用F12 N的力作用于导体棒上，使其从静止开始运动，经过3 s导体棒刚好到达导轨的末端(在此之前导体棒的运动已达到稳定状态)，随即离开导轨运动，其落地点距桌子边缘的水平距离为2 m，g取10 m/s2，则()A导体棒先做匀加速运动，再做匀速运动，最后做平抛运动B所加磁场的磁感应强度B2 TC导体棒上产生的焦耳热为24 JD整个过程中通过导体棒横截面的电荷量为3 C10、如图所示，M、N为水平面内平行放置的粗糙金属长直导轨，间距为L0.5 m，导轨间接有阻值为R2.0 的定值电阻，导轨平面处在竖直向下、磁感应强度大小为B4.0 T的匀强磁场中一导体杆ab垂直M、N置于导轨上，其质量为m1.0 kg，长度也为L，电阻为r1.0 ，与导轨的动摩擦因数为0.2，且跟导轨接触良好不计导轨电阻，重力加速度g取10 m/s2.(1)若在ab杆上作用一个平行导轨方向的恒力F使其向右运动，恒力大小为F10 N，求ab杆可以达到的速度最大值vm；(2)若用939所示的电动机通过轻绳来水平向右牵引ab杆，也可使ab杆达到(1)中的速度最大值vm，求电压表的示数U.已知电动机内阻r15.0 ，电压表和电流表示数恒定，且电流表示数为I2.0 A，不计电动机的摩擦损耗；(3)在(2)中的条件下，可认为ab杆从静止开始经时间t1.5 s，位移x7.5 m后刚好达到最大速度vm，求此过程中ab杆上产生的电热11、如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒ab的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻RL4R，定值电阻R12R，电阻箱电阻调至R212R，重力加速度为g，现将金属棒ab由静止释放，试求：1)金属棒ab下滑的最大速度为多少？(2)当金属棒ab下滑距离为s0时速度恰达到最大，求金属棒ab由静止开始下滑2s0的过程中，整个电路产生的热量；(3)R2为何值时，其消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？12、如图9317所示，宽度L0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B0.4 T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布将质量m0.1 kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并与框架接触良好以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标金属棒从x01 m处以v02 m/s的初速度，沿x轴负方向做a2 m/s2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用求：(1)金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q；(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离x，以及0.4 s时回路内的电阻R，然后代入q求解指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果 第51课时 电磁感应中的能量问题（3）1、如图所示，一矩形金属框架与水平面成角37，宽L0.4 m，上、下两端各有一个电阻R02 ，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0 Tab为金属杆，与框架良好接触，其质量m0.1 kg，电阻r1.0 ，杆与框架的动摩擦因数0.5.杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q00.5 J(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)流过R0的最大电流；(2)从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离；(3)在时间1 s内通过ab杆某横截面的最大电荷量2、如图所示，足够长的光滑平行金属导轨JK、PQ倾斜放置，两导轨间距离为L1.0 m，导轨平面与水平面间的夹角为30，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的J、P两端连接阻值为R3.0 的电阻，金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连，金属棒ab的质量m0.20 kg，电阻r0.50 ，重物的质量M0.60 kg，如果将金属棒和重物由静止释放，金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系图象如图92所示，不计导轨电阻，g10 m/s2.求：(1)磁感应强度B的大小；(2)在0.6 s内通过电阻R的电荷量；(3)在0.6 s内电阻R产生的热量3、如图93所示，两根相同的劲度系数为k的金属轻弹簧用两根等长的绝缘线悬挂在水平天花板上，弹簧的上端通过导线与阻值为R的电阻相连，弹簧的下端接一质量为m、长度为L、电阻为r的金属棒，金属棒始终处于宽度为d的垂直纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中开始时弹簧处于原长，金属棒从静止释放，其下降高度为h时达到了最大速度已知弹簧始终在弹性限度内，且当弹簧的形变量为x时，它的弹性势能为kx2，不计空气阻力和其他电阻，求：(1)金属棒的最大速度是多少？(2)这一过程中R消耗的电能是多少？4、如图94所示，质量m10.1 kg，电阻R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长电阻R20.1 的MN垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1 J，求该过程ab位移x的大小5、如图所示，电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为，导轨间距为l，轨道所在平面的正方形区域abcd内存在着有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面向上电阻相同、质量均为m的两根相同金属杆甲和乙放置在导轨上，甲金属杆恰好处在磁场的上边界处，甲、乙相距为l.在静止释放两金属杆的同时，对甲施加一沿导轨平面且垂直甲金属杆的外力，使甲在沿导轨向下的运动过程中始终以加速度agsin做匀加速直线运动，金属杆乙刚进入磁场时即做匀速运动求：(1) 金属杆的电阻R；(2) 若从释放金属杆时开始计时，试写出甲金属杆在磁场中所受的外力F随时间t的变化关系式；(3) 若从开始释放两金属杆到金属杆乙刚离开磁场的过程中，金属杆乙中所产生的焦耳热为Q，求外力F在此过程中所做的功6、如图所示存在范围足够大的磁场区，虚线OO为磁场边界，左侧为竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B1，右侧为竖直向上的磁感应强度为B2的匀强磁场区，B1B2B.有一质量为m且足够长的U形金属框架MNPQ平放在光滑的水平面上，框架跨过两磁场区，磁场边界OO与框架的两平行导轨MN、PQ垂直，两导轨相距L，一质量也为m的金属棒垂直放置在右侧磁场区光滑的水平导轨上，并用一不可伸长的绳子拉住，绳子能承受的最大拉力是F0，超过F0绳子会自动断裂，已知棒的电阻是R，导轨电阻不计，t0时刻对U形金属框架施加水平向左的拉力F让其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动（1）求在绳未断前U形金属框架做匀加速运动t时刻水平拉力F的大小；绳子断开后瞬间棒的加速度（2）若在绳子断开的时刻立即撤去拉力F，框架和导体棒将怎样运动？求出它们的最终状态的速度（3）在（2）的情形下，求撤去拉力F后棒上产生的电热和通过导体棒的电量7、如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L1 m，导轨平面与水平面夹角30，导轨电阻不计磁感应强度为B1.0 T的匀强磁场垂直导轨平面斜向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m0.01 kg、电阻不计定值电阻R130 ，电阻箱电阻调到R2120 ，电容C0.01 F，取重力加速度g10 m/s2.现将金属棒由静止释放 (1) 在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度 (2) 在开关接到1的情况下，当R2调至30 后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的功率为多少？ (3) 在开关接到2的情况下，求经过时间t2.0 s时金属棒的速度 8、如左图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，导轨的电阻不计，两导轨间距L=0.2m，定值电阻R=0.4，导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下。现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t的变化关系如右图所示，（1）试分析说明金属杆的运动情况；（2）求第2s末外力F的功率。第52课时 电磁感应中的能量问题（4）1、如图，两根相距为L的足够长的平行金属导轨，位于水平的xy平面内，一端接有阻值为R的电阻。在x0的一侧存在沿竖直方向的均匀磁场，磁感应强度B随x的增大而增大，B=kx，式中的k是一常量。一金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动。当t=0时金属杆位于x=0处，速度为v0 ，方向沿x轴的正方向。在运动过程中，有一大小可调节的外力F作用于金属杆以保持金属杆以恒定的加速度运动，加速度大小为a，方向沿x轴正方向。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求： （1）当金属杆的速度大小为v时，回路中的感应电动势；xv0 B0yR （2）若金属杆的质量为m，施加于金属杆上的外力与时间的关系。2、如图所示，（a）是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r0.1 m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布其右视图如图（b）在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T线圈的电阻为2，它的引出线接有8的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠当线圈向右的位移随时间变化的规律如图所示时（x取向右为正）：（1）画出感应电流随时间变化的图象（取逆时针为正）；（2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力；（3）求该发电机的输出功率。（摩擦等损耗不计）3、如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接两导轨间距为L=05m导轨的倾斜部分与水平面成角其中有一段匀强磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上导轨的水平部分有段相同的匀强磁场区域磁场方向竖直向上，所有磁场的磁感虚强度大小均为B=1T磁场沿导轨的长度均为L=05m。磁场左、右两侧边界均与导轨垂直导轨的水平部分中相邻磁场区域的间距也为L。现有一质量为，电阻为，边长也为L的正方形金属框，从倾斜导轨上由静止释放，释放时边离水平导轨的高度，金属框滑进磁场时恰好作匀速运动，此后，金属框从导轨的倾斜部分滑上水平部分并最终停停止取重力加速度g=10，sin53=08，cos53=06求： （1）金属框刚释放时MN边与ab的距离s； （2）金属框能穿过导轨的水平部分中几段磁场区域； （3）整个过程中金属框内产生的电热4、如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R14 W、R28 W（导轨其它部分电阻不计），导轨OAC的形状满足方程y2 sin（x）（单位：m），磁感强度B0.2 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v5 m / s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻，求：（1）外力F的最大值，（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率，（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。5、如图甲所示，光滑绝缘 水平面上一矩形金属线圈 abcd的质量为m、电阻为R、ad边长度为L，其右侧是有左右边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，ab边长度与有界磁场区域宽度相等，在t=0时刻线圈以初速度v0进入磁场，在t=T时刻线圈刚好全部进入磁场且速度为vl，此时对线圈施加一沿运动方向的变力F，使线圈在t=2T时刻线圈全部离开该磁场区，若上述过程中线圈的vt图象如图乙所示，整个图象关于t=T轴对称 (1)求t=0时刻线圈的电功率； (2)线圈进入磁场的过程中产生的焦耳热和穿过磁场过程中外力F所做的功分别为多少? (3)若线圈的面积为S，请运用牛顿第二运动定律和电磁学规律证明：在线圈进人磁场过程中6、如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电阻不计，间距L0.5 m，导轨沿与水平方向成30倾斜放置，底部连接有一个阻值为R3 的电阻现将一个长也为L0.5 m、质量为m0.2 kg、电阻r2 的均匀金属棒，自轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下，下滑中均保持与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示磁场上部有边界OP，下部无边界，磁感应强度B2 T金属棒进入磁场后又运动了一段距离便开始做匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金属棒上产生了Qr2.4 J的热量，且通过电阻R上的电荷量为q0.6 C，取g10 m/s2.求： (1)金属棒匀速运动时的速度v0；(2)金属棒进入磁场后速度v6 m/s时，其加速度a的大小及方向；(3)磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离s.