高考物理 考前三個月 第1部分 專題9 電磁感應(yīng)課件.ppt

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專題9電磁感應(yīng) 1 多選 2015 新課標(biāo)全國 19 1824年 法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的 圓盤實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置 在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針 如圖1所示 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) 當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時 磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來 但略有滯后 下列說法正確的是 真題示例 圖1 A 圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B 圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C 在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中 磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流 此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動 解析當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時 圓盤的半徑切割磁針產(chǎn)生的磁場的磁感線 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 選項(xiàng)A正確 如題圖所示 銅圓盤上存在許多小的閉合回路 當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時 穿過小的閉合回路的磁通量發(fā)生變化 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流阻礙其相對運(yùn)動 但抗拒不了相對運(yùn)動 故磁針會隨圓盤一起轉(zhuǎn)動 但略有滯后 選項(xiàng)B正確 在圓盤轉(zhuǎn)動過程中 磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量始終為零 選項(xiàng)C錯誤 圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成的電流的磁場方向沿圓盤軸線方向 會使磁針沿軸線方向偏轉(zhuǎn) 選項(xiàng)D錯誤 答案AB 2 2015 安徽理綜 19 如圖2所示 abcd為水平放置的平行 形光滑金屬導(dǎo)軌 間距為l 導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 已知金屬桿MN傾斜放置 與導(dǎo)軌成 角 單位長度的電阻為r 保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動 金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好 則 圖2 答案B 3 2015 山東理綜 19 如圖3甲 R0為定值電阻 兩金屬圓環(huán)固定在同一絕緣平面內(nèi) 左端連接在一周期為T0的正弦交流電源上 經(jīng)二極管整流后 通過R0的電流i始終向左 其大小按圖乙所示規(guī)律變化 規(guī)定內(nèi)圓環(huán)a端電勢高于b端時 a b間的電壓uab為正 下列uab t圖象可能正確的是 圖3 同理可知0 25T0 t 0 5T0時 uab 0 且 uab 逐漸增大 0 5T0 T0內(nèi)重復(fù)0 0 5T0的變化規(guī)律 故選項(xiàng)C正確 答案C 4 2014 新課標(biāo)全國 25 半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi) 一長為r 質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面 BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O 裝置的俯視圖如圖4所示 整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B 方向豎直向下 在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻 圖中未畫出 直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度 繞O逆時針 圖4 勻速轉(zhuǎn)動 在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸 設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為 導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略 重力加速度大小為g 求 1 通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小 解析根據(jù)右手定則 得導(dǎo)體棒AB上的電流方向?yàn)锽 A 故電阻R上的電流方向?yàn)镃 D 而vA r vB 2 r 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 導(dǎo)體棒AB上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E Brv 2 外力的功率 解析根據(jù)能量守恒定律 外力的功率P等于安培力與摩擦力的功率之和 即P BIrv fv 而f mg 1 題型特點(diǎn) 1 考查楞次定律的應(yīng)用問題 2 考查電磁感應(yīng)中的圖象問題 3 考查法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律的綜合應(yīng)用問題 如電路問題 圖象問題 動力學(xué)問題 能量問題等 考綱解讀 2 命題趨勢 1 綜合考查楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律及電路 安培力等相關(guān)知識 2 考查學(xué)生的識圖能力 由圖象獲取解題信息的能力 3 電流恒定時 考查焦耳定律 電功率的相關(guān)知識 4 電流變化時 考查不同能量的轉(zhuǎn)化問題 5 與牛頓第二定律 運(yùn)動學(xué)結(jié)合的動態(tài)分析問題 6 電磁感應(yīng)中的安培力問題 涉及受力分析及功能關(guān)系的問題 內(nèi)容索引 考題一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 考題二電磁感應(yīng)的圖象問題 考題三電磁感應(yīng)中的電路問題 考題四電磁感應(yīng)中的動力學(xué) 能量轉(zhuǎn)化問題 專題綜合練 考題一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1 2015 新課標(biāo)全國 15 如圖5 直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場中 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向平行于ab邊向上 當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度 逆時針轉(zhuǎn)動時 a b c三點(diǎn)的電勢分別為Ua Ub Uc 已知bc邊的長度為l 下列判斷正確的是 圖5 答案C 2 半徑為r的帶缺口剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置 并處在變化的磁場中 在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線 分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接 兩板間距為d 如圖6甲所示 磁場的方向垂直于紙面 規(guī)定垂直紙面向里為正方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度變化規(guī)律如圖乙所示 則以下說法正確的是 圖6 解析第2s內(nèi)情況 由楞次定律可知 金屬板上極板帶正電 金屬板下極板帶負(fù)電 故A正確 第3s內(nèi)情況 由楞次定律可知 金屬板上極板帶正電 金屬板下極板帶負(fù)電 故B錯誤 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知 第2s末感應(yīng)電動勢不變 則兩極板之間的電場強(qiáng)度大小不為零 故C錯誤 答案A 3 如圖7所示的圓形線圈共n匝 電阻為R 過線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A B兩點(diǎn) A B兩點(diǎn)的距離為L A B關(guān)于O點(diǎn)對稱 一條形磁鐵開始放在A點(diǎn) 中心與O點(diǎn)重合 軸線與A B所在直線重合 此時線圈中的磁通量為 1 將條形磁鐵以速度v勻速向右移動 軸線始終與直線重合 磁鐵中心到O點(diǎn)時線圈中的磁通量為 2 下列說法正確的是 圖7 解析磁鐵在A點(diǎn)時 線圈中的磁通量為 1 故通過一匝線圈的磁通量也為 1 與匝數(shù)無關(guān) 故A錯誤 磁鐵從A到B的過程中 磁通量先增加后減小 磁通量的變化量為零 故平均感應(yīng)電動勢為零 故平均感應(yīng)電流為零 故通過線圈某一截面的電荷量為零 故C D錯誤 答案B 1 楞次定律中 阻礙 的表現(xiàn) 1 阻礙磁通量的變化 增反減同 2 阻礙物體間的相對運(yùn)動 來拒去留 3 阻礙原電流的變化 自感現(xiàn)象 知識小結(jié) 2 楞次定律和右手定則的適用對象 1 楞次定律 一般適用于線圈面積不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形 2 右手定則 一般適用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形 4 如圖8所示 邊長為L的菱形由兩個等邊三角形abd和bcd構(gòu)成 在三角形abd內(nèi)存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場 在三角形bcd內(nèi)存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B的勻強(qiáng)磁場 一個邊長為L的等邊三角形導(dǎo)線框efg在紙面內(nèi)向右勻速穿過磁場 頂點(diǎn)e始終在直線ab上 底邊gf始終與直線dc重合 規(guī)定逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?在導(dǎo)線框通過磁場的過程中 感應(yīng)電流隨位移變化的圖象是 考題二電磁感應(yīng)的圖象問題 圖8 L 2L過程中 繼續(xù)移動gm切割磁感線 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 L有 gm 逐漸減小 直至全部出磁場電流為零 故A正確 答案A 圖9 可推出 E ktR 對金屬棒在沿導(dǎo)軌方向列出動力學(xué)方程F BIl ma 可見F t圖象是一條斜率大于零且與F軸正半軸有交點(diǎn)的直線 故C錯誤 答案B 6 多選 如圖10甲所示 將長方形導(dǎo)線框abcd垂直磁場方向放入勻強(qiáng)磁場B中 規(guī)定垂直ab邊向右為ab邊所受安培力F的正方向 F隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示 選取垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向 不考慮線圈的形變 則B隨時間t的變化關(guān)系可能是下列選項(xiàng)中的 圖10 解析由題圖乙可知0 1s內(nèi)F 0即ab邊受到向左的安培力 線框有面積擴(kuò)大的趨勢 所以磁場應(yīng)當(dāng)減弱 故C錯誤 同理可以判斷A B D正確 答案ABD 1 解決電磁感應(yīng)圖象問題的 三點(diǎn)關(guān)注 1 關(guān)注初始時刻 如初始時刻感應(yīng)電流是否為零 是正方向還是負(fù)方向 2 關(guān)注變化過程 看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段 這幾個階段是否和圖象變化相對應(yīng) 3 關(guān)注大小 方向的變化趨勢 看圖線斜率的大小 圖線的曲 直是否和物理過程相對應(yīng) 規(guī)律小結(jié) 2 解決電磁感應(yīng)圖象問題的一般步驟 1 明確圖象的種類 即是B t圖還是 t圖 或者E t圖 I t圖等 2 分析電磁感應(yīng)的具體過程 3 用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?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)動定律等規(guī)律寫出函數(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 7 2015 福建理綜 18 如圖11 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 滑動過程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滑動的過程中 考題三電磁感應(yīng)中的電路問題 圖11 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 由于導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動 拉力等于安培力 即F BIL 拉力的功率P BILv 故先減小后增大 所以C正確 答案C 圖12 解析金屬棒從軌道最低位置cd運(yùn)動到ab處的過程中 穿過回路的磁通量減小 根據(jù)楞次定律得知通過R的電流方向?yàn)橛赏庀騼?nèi) 故A正確 B錯誤 答案AC 9 如圖13所示 一根有一定電阻的直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m 長為L 其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為L的光滑平行導(dǎo)軌上 并與之接觸良好 棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控電阻 導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場中 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于導(dǎo)軌所在平面 t 0時刻 給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌的初速度 此時可控電阻的阻值為R0 在棒運(yùn)動過程中 通過可控電阻的變化使棒中的電流強(qiáng)度保持恒定 不計(jì)導(dǎo)軌電阻 導(dǎo)體棒一直在磁場中 圖13 1 求可控電阻R隨時間t變化的關(guān)系式 解析因棒中的電流強(qiáng)度保持恒定 故棒做勻減速直線運(yùn)動 設(shè)棒的電阻為r 電流為I 其初速度為v0 加速度大小為a 經(jīng)時間t后 棒的速度變?yōu)関 則有v v0 at 2 若已知棒中電流強(qiáng)度為I 求0 t時間內(nèi)可控電阻R上消耗的平均功率P 解析將可控電阻改為定值電阻R0 棒將做變減速運(yùn)動 答案2 1 解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法 1 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律 右手定則 確定感應(yīng)電動勢的大小和方向 2 畫出等效電路 對整個回路進(jìn)行分析 確定哪一部分是電源 哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載間的連接關(guān)系 3 運(yùn)用閉合電路歐姆定律 串并聯(lián)電路的性質(zhì) 電功率等公式求解 方法小結(jié) 考題四電磁感應(yīng)中的動力學(xué) 能量轉(zhuǎn)化問題 圖14 A 外力F為恒力 解析由于磁場是變化的 故線框切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也為變值 安培力也為變力 故要保持線框勻速運(yùn)動 外力F不能為恒力 故A錯誤 t 0時 左右兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0 方向相反 則感應(yīng)電動勢E 2B0Lv 拉力等于安培力即F 2B0IL 故B正確 答案BCD 11 2015 天津理綜 11 如圖15所示 凸 字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m 相鄰各邊互相垂直 且處于同一豎直平面內(nèi) ab邊長為l cd邊長為2l ab與cd平行 間距為2l 勻強(qiáng)磁場區(qū)域的上下邊界均水平 磁場方向垂直于線框所在平面 開始時 cd邊到磁場上邊界的距離為2l 線框由靜止釋放 從cd邊進(jìn)入磁場直到ef pq邊進(jìn)入磁場前 線框做勻速運(yùn)動 在ef pq邊離開磁場后 ab邊離開磁場之前 線框又做勻速運(yùn)動 線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q 線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi) 且ab cd邊保持水平 重力加速度為g 求 圖15 1 線框ab邊將要離開磁場時做勻速運(yùn)動的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場時的幾倍 由于線框做勻速運(yùn)動 其受力平衡 有mg F1 由 式得v2 4v1 答案4倍 2 磁場上 下邊界間的距離H 線框完全穿過磁場的過程中 由能量守恒定律 有 此類問題中力現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象相互聯(lián)系 相互制約 解決問題首先要建立 動 電 動 的思維順序 1 基本思路 1 找準(zhǔn)主動運(yùn)動者 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律 右手定則 求解電動勢大小和方向 2 根據(jù)歐姆定律 求解回路中電流 規(guī)律小結(jié) 3 分析安培力對導(dǎo)體棒加速度 速度的影響 從而推理得出對電路中電流的影響 最后定性分析出導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動情況 4 運(yùn)用運(yùn)動學(xué)方程 牛頓第二定律 平衡方程或功能關(guān)系求解 2 注意的問題運(yùn)用功能關(guān)系時 確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 如有摩擦力做功 必有內(nèi)能產(chǎn)生 有重力做功 重力勢能必然發(fā)生變化 安培力做負(fù)功 必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 專題綜合練 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 圖16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 2015 重慶理綜 4 圖17為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖 線圈匝數(shù)為n 面積為S 若在t1到t2時間內(nèi) 勻強(qiáng)磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈 其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2 則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差 a b 圖17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 如圖18所示 一正三角形導(dǎo)線框ABC 高度為a 從圖示位置沿x軸正向勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域 兩磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 方向相反 垂直于平面 寬度均為a 下列選項(xiàng)反映感應(yīng)電流I與線框移動距離x的關(guān)系 以逆時針方向?yàn)殡娏鞯恼较?圖象正確的是 圖18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析x在0 a范圍 線框穿過左側(cè)磁場時 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向 為正值 故B錯誤 x在a 2a范圍 線框穿過左 右兩側(cè)磁場時 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針 為負(fù)值 且為x在0 a范圍內(nèi)電流的2倍 最大值為2I0 故A錯誤 x在2a 3a范圍 線框穿過右側(cè)磁場時 根據(jù)楞次定律 感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針 為正值 故C正確 D錯誤 答案C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 一閉合線圈固定在垂直于紙面的均勻磁場中 設(shè)垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向 線圈中的箭頭方向?yàn)殡娏鱥的正方向 如圖19 a 所示 已知線圈中感應(yīng)電流i隨時間變化的圖象如圖 b 所示 則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的圖象可能是下圖中的 圖19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 若原磁場均勻減小 則原磁場向外 為負(fù)向均勻減小 根據(jù)以上的分析知A正確 答案A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 多選 如圖20所示 在半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi) 有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場 PQM為圓內(nèi)接三角形 且PM為圓的直徑 三角形的各邊由材料相同的細(xì)軟導(dǎo)線組成 不考慮導(dǎo)線中電流間的相互作用 設(shè)線圈的總電阻為r且不隨形狀改變 此時 PMQ 37 已知sin37 0 6 cos37 0 8 則下列說法正確的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 圖20 A 穿過線圈PQM的磁通量為 0 96BR2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 保持P M兩點(diǎn)位置不變 將Q點(diǎn)沿圓弧順時針移動到接近M點(diǎn)的過程中 線圈中感應(yīng)電流的方向先沿逆時針 后沿順時針D 保持P M兩點(diǎn)位置不變 將Q點(diǎn)沿圓弧順時針移動到接近M點(diǎn)的過程中 線圈中不會產(chǎn)生焦耳熱 答案ABC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 如圖21所示 A B是兩個完全相同的燈泡 D是理想二極管 L是帶鐵芯的線圈 其自感系數(shù)很大 直流電阻忽略不計(jì) 下列說法正確的是 圖20 A S閉合瞬間 A先亮B S閉合瞬間 A B同時亮C S斷開瞬間 B逐漸熄滅D S斷開瞬間 A閃亮一下 然后逐漸熄滅 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析閉合開關(guān)S瞬間線圈相當(dāng)于斷路 二極管為反向電壓 故電流不走A燈泡 B逐漸變亮 故A錯誤 B錯誤 開關(guān)S斷開瞬間B立刻熄滅 由于二極管正向?qū)?故自感線圈與A形成回路 A閃亮一下 然后逐漸熄滅 故C錯誤 D正確 答案D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 多選 如圖22所示 電阻不計(jì) 相距L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置 與水平面的夾角為 整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 導(dǎo)軌上固定有質(zhì)量為m 電阻為R的兩根相同的導(dǎo)體棒 導(dǎo)體棒MN上方軌道粗糙下方光滑 將兩根導(dǎo)體棒同時釋放后 觀察到導(dǎo)體棒MN下滑而EF始終保持靜止 當(dāng)MN下滑的距離為x時 速度恰好達(dá)到最大值vm 則下列敘述正確的是 圖22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析導(dǎo)體棒MN速度最大時做勻速直線運(yùn)動 由平衡條件得 在MN下滑的過程中 穿過回路的磁通量增大 根據(jù)楞次定律判斷知 EF受到沿導(dǎo)軌向下的安培力 根據(jù)平衡條件得 導(dǎo)體棒EF所受的靜摩擦力Ff mgsin F安 故B錯誤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案AC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 如圖23所示 區(qū)域是寬度L均為0 5m的勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 1T 方向相反 一邊長L 0 5m 質(zhì)量m 0 1kg 電阻R 0 5 的正方形金屬線框abcd的ab邊緊靠磁場邊緣 在外力F的作用下向右勻速運(yùn)動穿過磁場區(qū)域 速度v0 10m s 在線框穿過磁場區(qū)域的過程中 外力F所做的功為 圖23 A 5JB 7 5JC 10JD 15J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9 2015 浙江理綜 24 小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個 電磁天平 如圖24甲所示 等臂天平的左臂為掛盤 右臂掛有矩形線圈 兩臂平衡 線圈的水平邊長L 0 1m 豎直邊長H 0 3m 匝數(shù)為N1 線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi) 磁感應(yīng)強(qiáng)度B0 1 0T 方向垂直線圈平面向里 線圈中通有可在0 2 0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I 掛盤放上待測物體后 調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡 測出電流即可測得物體的質(zhì)量 重力加速度取g 10m s2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 圖24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 為使 電磁天平 的量程達(dá)到0 5kg 線圈的匝數(shù)N1至少為多少 解析題中 電磁天平 中的線圈受到安培力F N1B0IL 由天平平衡可知 mg N1B0IL 代入數(shù)據(jù)解得 N1 25匝 答案25匝 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 線圈受到的安培力F N2B0I L 答案0 1T s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 用密度為d 電阻率為 粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線制成兩個閉合正方形線框M和N 邊長均為L 線框M N的導(dǎo)線橫截面積分別為S1 S2 S1 S2 如圖25甲 乙所示 勻強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 其他地方的磁場忽略不計(jì) 金屬線框M水平放在磁場上邊界的狹縫間 線框平面與磁場方向平行 開始運(yùn)動時可認(rèn)為M的aa 邊和bb 邊都處在磁場中 線框N在線框M的正上方 與線框M相距為h 兩線框均從靜止開始同時釋放 其平面在下落過程中保持水平 設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長 不計(jì)空氣阻力及兩線框間的相互作用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 圖25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 求線框N剛進(jìn)入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電流 剛進(jìn)入磁場時切割磁感線 有 E 2BLv1 由閉合電路歐姆定律可得 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由電阻定律可得 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 在下落過程中 若線框N恰能追上線框M 追上時線框M下落高度為H 追上線框M之前線框N一直做減速運(yùn)動 求該過程中線框N產(chǎn)生的焦耳熱 解析以線框M為研究對象 當(dāng)線框在磁場中運(yùn)動達(dá)到勻速時 設(shè)速度為v2 線框所受重力 G mg 4LS1dg安培力 F 2BIML切割電動勢 E 2BLv2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 勻速時受力平衡 G F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 由上式可知勻速運(yùn)動速度與導(dǎo)線截面積無關(guān) 所以兩線框勻速運(yùn)動速度相同 均為v2 由此可知當(dāng)線框N恰好追上M時 兩者速度相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10