2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 電磁感應(yīng) 第53講 電磁感應(yīng)中的電路、圖象問(wèn)題學(xué)案(含解析).doc
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第53講 電磁感應(yīng)中的電路、圖象問(wèn)題 考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 1.對(duì)電源的理解:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。如:切割磁感線的導(dǎo)體棒、內(nèi)有磁通量變化的線圈等。 2.對(duì)電路的理解:內(nèi)電路是切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈;除電源外其余部分是外電路,外電路由電阻、電容器等電學(xué)元件組成。在外電路中,電流從高電勢(shì)處流向低電勢(shì)處;在內(nèi)電路中,電流則從低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處。 3.分析電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的基本思路 4.電磁感應(yīng)中電荷量的求解方法 無(wú)論是回路中的磁通量發(fā)生變化,還是導(dǎo)體切割磁感線引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量的計(jì)算式為:q=Δt=Δt=nΔt=,即通過(guò)閉合回路某一橫截面的電荷量?jī)H與ΔΦ、n和回路電阻R有關(guān),而與時(shí)間長(zhǎng)短、磁場(chǎng)變化的快慢或?qū)w運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)關(guān)。解決選擇題或填空題時(shí),可直接應(yīng)用以上結(jié)論。 為了提高自行車夜間行駛的安全性,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置。如圖所示,自行車后輪由半徑r1=5.010-2 m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條,每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場(chǎng),其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=。后輪以角速度ω=2π rad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若不計(jì)其他電阻,忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。 (1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí),求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E,并指出ab上的電流方向; (2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí),畫出“閃爍”裝置的電路圖; (3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)開始,經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過(guò)程中,內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的Uabt圖象; (4)若選擇的是“1.5 V 0.3 A”的小燈泡,該“閃爍”裝置能否正常工作?有同學(xué)提出,通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小,優(yōu)化小明同學(xué)的設(shè)計(jì)方案,請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià)。 解析 (1)金屬條ab在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí),平均速度 =ω E=B(r2-r1)=Bω(r-r)≈4.910-2 V 根據(jù)右手定則,可得感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a。 (2)通過(guò)分析,可得電路圖如圖所示。 (3)設(shè)電路中的總電阻為R總,根據(jù)電路圖可知 R總=R+R=R a、b兩端電勢(shì)差 Uab=E-IR=E-R=E≈1.210-2 V 設(shè)ab離開磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t1,下一根金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t2,則 t1== s, t2== s 設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為T,則T==1 s 在T=1 s內(nèi),金屬條有4次進(jìn)出,后3次Uab與第1次相同。 根據(jù)以上分析可畫出如下圖象。 (4)金屬條的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有4.910-2 V,遠(yuǎn)小于燈泡的額定電壓1.5 V,因此“閃爍”裝置不能正常工作。 評(píng)價(jià):B增大,E增大,但有限度;r2增大,E增大,但有限度;ω同樣有限度;改變?chǔ)戎荒芨淖儭伴W爍”時(shí)間的長(zhǎng)短。 答案 (1)4.910-2 V b→a (2)(3)(4)見解析 方法感悟 解決電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的策略是先源后路,即 (2018河南周口期末)匝數(shù)n=100匝的圓形金屬線圈的電阻R=2 Ω,線圈與R1=2 Ω的電阻連成閉合回路,其簡(jiǎn)化電路如圖甲所示,A、B為線圈兩端點(diǎn)。線圈的半徑r1=15 cm,在線圈中半徑r2=10 cm的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。則下列說(shuō)法正確的是( ) A.A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)低 B.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為4.5π V C.R1兩端電壓為π V D.0~2 s內(nèi)通過(guò)R1的電荷量為1.125π C 答案 C 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E=nS=100π0.12 V=2π V,B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈中的磁通量均勻增大,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?,因此A點(diǎn)電勢(shì)比B點(diǎn)電勢(shì)高,A錯(cuò)誤;回路中的電流I== A= A,R1兩端的電壓為U1=IR1=2 V=π V, C正確;0~2 s內(nèi)通過(guò)R1的電荷量為q=It=2 C=π C,D錯(cuò)誤。 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題 1.電磁感應(yīng)中常見的圖象問(wèn)題 2.解決圖象問(wèn)題的一般步驟 (1)明確圖象的種類,即是Bt圖還是Φt圖,或者Et圖、It圖等; (2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程; (3)用右手定則或楞次定律確定方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系; (4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫出函數(shù)關(guān)系式; (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式,進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,如分析斜率的變化、截距等; (6)畫圖象或判斷圖象。 將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi)。回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ中,回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)Ⅱ,以向里為磁場(chǎng)Ⅱ的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。用F表示ab邊受到的安培力,以水平向右為F的正方向,能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是( ) 解析 根據(jù)Bt圖象可知,在0~時(shí)間內(nèi),Bt圖線的斜率為負(fù)且為定值,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nS可知,該段時(shí)間圓環(huán)區(qū)域內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流是恒定的,由楞次定律可知,ab中電流方向?yàn)閎→a,再由左手定則可判斷ab邊受到向左的安培力,且0~時(shí)間內(nèi)安培力恒定不變,方向與規(guī)定的正方向相反;在~T時(shí)間內(nèi),Bt圖線的斜率為正且為定值,故ab邊所受安培力仍恒定不變,但方向與規(guī)定的正方向相同。B正確。 答案 B 方法感悟 1.電磁感應(yīng)圖象選擇題的兩個(gè)常用方法 (1)排除法 定性地分析電磁感應(yīng)過(guò)程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是分析物理量的正負(fù),以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。 (2)函數(shù)法 根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷。 2.處理圖象問(wèn)題要做到“四明確” (1)明確圖象所描述的物理意義; (2)明確各種正、負(fù)號(hào)的含義; (3)明確斜率的含義; (4)明確圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (2017全國(guó)卷Ⅱ)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場(chǎng)邊界平行,如圖a所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖b所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正)。下列說(shuō)法正確的是( ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N 答案 BC 解析 由圖象可知,從導(dǎo)線框的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)到ab邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng),用時(shí)為0.2 s,可得導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小v= m/s=0.5 m/s,B正確;由圖象可知,cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=0.01 V,由公式E=BLv,可得磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B= T=0.2 T,A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),對(duì)cd邊應(yīng)用右手定則可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外,C正確;t=0.4 s至t=0.6 s時(shí)間段為cd邊離開磁場(chǎng),ab邊切割磁感線的過(guò)程,由閉合電路歐姆定律及安培力公式得安培力F=,代入數(shù)據(jù)得F=0.04 N,D錯(cuò)誤。 課后作業(yè) [鞏固強(qiáng)化練] 1.(多選)在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1500匝,橫截面積S=20 cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0 Ω,R1=4.0 Ω,R2=5.0 Ω,C=30 μF。在一段時(shí)間內(nèi),穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V B.閉合S,電路中的電流穩(wěn)定后,電阻R1的電功率為 510-2 W C.電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電 D.S斷開后,流經(jīng)R2的電荷量為1.810-5 C 答案 CD 解析 由題圖乙可知=0.4 T/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n=nS求出E=1.2 V,A錯(cuò)誤;I==0.12 A,P=I2R1,可求出P=5.7610-2 W,B錯(cuò)誤;由楞次定律可得C正確;S斷開后,流經(jīng)R2的電荷量即為S閉合時(shí)C極板上所帶的電荷量Q,電容器兩端的電壓U=IR2=0.6 V,流經(jīng)R2的電荷量Q=CU=1.810-5 C,D正確。 2. 如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架,Oc為一能繞O在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒,Oa之間連一電阻R,導(dǎo)體框架與導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),施加外力使Oc以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則( ) A.通過(guò)電阻R的電流方向由a經(jīng)R到O B.導(dǎo)體棒O端電勢(shì)低于c端的電勢(shì) C.外力做功的功率為 D.回路中的感應(yīng)電流大小為 答案 C 解析 由右手定則可知感應(yīng)電流由c到O,則通過(guò)電阻R的電流為由O經(jīng)R到a,A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒以角速度ω逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)可等效為電源,O端為電源正極,c端為電源負(fù)極,故導(dǎo)體棒O端的電勢(shì)高于c端的電勢(shì),B錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Bl=Br,由此可知感應(yīng)電流為I==,電阻R上的電熱功率為P=I2R=,由能量守恒定律可知外力做功的功率也為P,C正確,D錯(cuò)誤。 3.一矩形線圈位于一個(gè)方向垂直線圈平面向里的磁場(chǎng)中,如圖甲所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示。以I表示線圈中的感應(yīng)電流,以圖甲線圈上箭頭所示方向的電流為正,則以下的it圖中正確的是( ) 答案 A 解析 根據(jù)題圖乙可知,在0~1 s內(nèi),不變且線圈面積S也不變,所以根據(jù)E=S可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,感應(yīng)電流恒定,由楞次定律可得電流為逆時(shí)針?lè)较?,在圖象中為負(fù);2~3 s內(nèi),同理,由E=S知i恒定,方向?yàn)檎?~2 s內(nèi),B不變,i=0,A正確。 4. 如圖所示,由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)程中( ) A.PQ中電流先增大后減小 B.PQ兩端電壓先減小后增大 C.PQ上拉力的功率先減小后增大 D.線框消耗的電功率先減小后增大 答案 C 解析 導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv,其等效電路如圖所示,總電阻為R總=R+=R+,在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)程中,總電阻先增大后減小,總電流先減小后增大,A錯(cuò)誤;PQ兩端電壓為路端電壓U=E-IR,即先增大后減小,B錯(cuò)誤;拉力的功率等于克服安培力做功的功率,有P安=F安v=BILv,先減小后增大,C正確;根據(jù)功率曲線可知當(dāng)外電阻=R時(shí)輸出功率最大,而外電阻的最大值為0.75R,所以線框消耗的功率先增大后減小,D錯(cuò)誤。 5. 如圖所示,寬度為l=1 m的平行光滑導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌放置于豎直面內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4 T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向里,長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌寬度的金屬棒ab在水平向左的拉力F=0.2 N作用下向左勻速運(yùn)動(dòng),金屬棒ab的電阻為1 Ω,外接電阻R1=2 Ω,R2=1 Ω。平行金屬板間距d=10 mm,板間有一質(zhì)量m=0.1 g的帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),g取10 m/s2。求: (1)金屬棒中的感應(yīng)電流I; (2)金屬棒運(yùn)動(dòng)的速度v; (3)液滴所帶電荷量及電性。 答案 (1)0.5 A (2)5 m/s (3)210-5 C 帶正電 解析 (1)因金屬棒做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則,可以判斷出ab棒的感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b,受到的安培力方向水平向右,根據(jù)平衡條件有F=BIl 解得I=0.5 A。 (2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv 由閉合電路歐姆定律得I= 代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得v=5 m/s。 (3)因電流方向?yàn)閍→b,則可判定金屬板下極板帶正電,由于帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài),根據(jù)平衡知識(shí)可知,液滴帶正電,此時(shí)有q=mg,U2=IR2 解得q=210-5 C。 [真題模擬練] 6.(2018全國(guó)卷Ⅱ)如圖,在同一平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長(zhǎng)為l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng),線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是( ) 答案 D 解析 如圖甲,線框左端從①移動(dòng)到②的過(guò)程中線框左邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向是順時(shí)針,線框右邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向也是順時(shí)針,線框兩邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向相同,所以E=2BLv,則電流為i==,其中L=l,電流恒定且方向?yàn)轫槙r(shí)針。 如圖乙,再?gòu)蘑谝苿?dòng)到③的過(guò)程中線框左右兩邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向相反,所以回路中電流表現(xiàn)為零。 如圖丙,然后從③到④的過(guò)程中,線框左邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向是逆時(shí)針,而線框右邊切割磁感線產(chǎn)生的電流方向也是逆時(shí)針,所以電流的大小為i==,方向是逆時(shí)針。 當(dāng)線框再向左運(yùn)動(dòng)時(shí),線框左邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向是順時(shí)針,線框右邊切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向是逆時(shí)針,此時(shí)回路中電流表現(xiàn)為零,故線框在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電流是周期性變化,故D正確。 7. (2018焦作一模)(多選)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為l=1 m,cd間、de間、cf間分別接著阻值R=10 Ω的電阻。一阻值R=10 Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好;導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說(shuō)法中正確的是( ) A.導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a B.cd兩端的電壓為1 V C.de兩端的電壓為1 V D.fe兩端的電壓為1 V 答案 BD 解析 由右手定則可知ab中電流方向?yàn)閍→b,A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,ab為電源,cd間電阻R為外電路負(fù)載,de和cf間電阻中無(wú)電流,de和cf間無(wú)電壓,因此cd和fe兩端電壓相等,即U=R==1 V,B、D正確,C錯(cuò)誤。 8. (2018河南周口期末)(多選)如圖所示為三個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直于紙面向外、向里和向外,磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng),在磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)邊界處,有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框,總電阻為R,且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直,現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域,以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),規(guī)定電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正,磁感線垂直于紙面向里時(shí)的磁通量Φ為正值,外力F向右為正。則以下能反映線框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象是( ) 答案 ABD 解析 當(dāng)線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),在0~時(shí)間內(nèi),磁通量開始均勻增加,當(dāng)全部進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)磁通量最大,且為負(fù)值;在~的時(shí)間內(nèi),向里的磁通量增加,總磁通量均勻減??;在時(shí)刻,磁通量最小,為零;在~時(shí)間內(nèi),磁通量為正值,且均勻增大;在~時(shí)間內(nèi),磁通量均勻減小至零;在~時(shí)間內(nèi),磁通量均勻增大,且方向向外,為負(fù)值,在~時(shí)間內(nèi),磁通量均勻減小至零,且為負(fù)值,A正確。當(dāng)線框進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí),由E=BLv可知,E保持不變,由右手定則知,感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?,感?yīng)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值;線框開始進(jìn)入第二個(gè)和第三個(gè)磁場(chǎng)時(shí),左右兩邊同時(shí)切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為2BLv,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先為正值后為負(fù)值;離開第三個(gè)磁場(chǎng)時(shí),左邊切割磁感線,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正值,B正確。因安培力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反,故拉力應(yīng)一直向右,C錯(cuò)誤。電功率P=,由Et圖象可知,D正確。 9.(2018福建省畢業(yè)質(zhì)量檢查模擬)(多選) 如圖所示,空間內(nèi)存在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電阻可忽略不計(jì)的金屬框架ABCD固定在水平面內(nèi),AB與CD平行且足夠長(zhǎng),BC與CD的夾角為θ(θ<90)。一根粗細(xì)均勻的光滑導(dǎo)體棒EF垂直于CD放置,在外力F的作用下以垂直于自身的速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)。若以導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),則電路中的電流大小I、消耗的電功率P、外力F、導(dǎo)體棒EF兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U隨時(shí)間t的變化規(guī)律圖象中,正確的是( ) 答案 BC 解析 在從開始至到達(dá)B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有效切割長(zhǎng)度為:L=vttanθ;設(shè)導(dǎo)體棒橫截面積為S,電阻率為ρ,則回路中電阻為:R=ρ=ρ,所以回路中的電流為:I==,為定值;在離開B之后,導(dǎo)體棒的電阻及切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的相同,則感應(yīng)電流也相同,故電流的大小一直不變,故A錯(cuò)誤。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)外力和安培力平衡,從開始計(jì)時(shí)至到達(dá)B的過(guò)程中,F(xiàn)=FA=BIL=BIvttanθ;當(dāng)EF在兩個(gè)導(dǎo)軌之間的距離不變時(shí),拉力F=BIL為定值,故B正確。導(dǎo)體棒在到達(dá)B之前消耗的電功率為P=I2R=t,進(jìn)入BA段以后電阻和電流均不變,電功率不變,故C正確。導(dǎo)體棒EF兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U=BL總v-BLv,L先增大后不變,故U先減小后不變,故D錯(cuò)誤。 10.(2018安徽江南十校3月綜合檢測(cè)) 如圖所示,有兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,磁場(chǎng)方向相反,且與紙面垂直。兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域在x軸方向?qū)挾染鶠閍,在y軸方向足夠?qū)挕,F(xiàn)有一個(gè)菱形導(dǎo)線框abcd,ac長(zhǎng)為2a,從圖示位置開始向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍瑒t線框中感應(yīng)電流i與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是( ) 答案 C 解析 如題圖所示,在線框進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中,穿過(guò)線框的磁通量增加,磁場(chǎng)垂直于紙面向里,根據(jù)楞次定律可判斷,線框中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?,所以B錯(cuò)誤;當(dāng)位移x=a的時(shí)候,線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大,根據(jù)E=BLv可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大為I0,然后開始減小。當(dāng)線框在兩側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域中切割的有效長(zhǎng)度相等時(shí),感應(yīng)電流減小為零,然后開始反向增大,當(dāng)x=2a時(shí),磁通量減小為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大到最大E=2Bav,感應(yīng)電流為-2I0,所以A、D錯(cuò)誤,C正確。 11.(2018太原模擬)如圖甲中,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌放置在水平面上且間距為L(zhǎng),左端接電阻R,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上。當(dāng)ab受到垂直于金屬棒的水平外力F的作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)與金屬棒速度v的關(guān)系如圖乙所示。已知ab與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好,設(shè)ab中的感應(yīng)電流為I,ab受到的安培力大小為F安,R兩端的電壓為UR,R的電功率為P,則下圖中正確的是( ) 答案 A 解析 由題圖乙可得F=F0-kv,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv,金屬棒中電流I=,金屬棒受安培力F安=BIL,對(duì)金屬棒根據(jù)牛頓第二定律:F-F安=ma,代入得:F0-v=ma,所以金屬棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度減為零時(shí),做勻速運(yùn)動(dòng),所以A正確;F安=,UR=R,R消耗的功率P=,所以B、C、D錯(cuò)誤。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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