(江蘇專版)2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 第三講 電磁感應(yīng)綜合問題課前自測(cè)診斷卷(含解析).doc
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電磁感應(yīng)綜合問題考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問題1.考查感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的關(guān)系如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán),環(huán)半徑為0.5 m,金屬環(huán)總電阻為2 ,在整個(gè)豎直平面內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T,在環(huán)的最高點(diǎn)上方A點(diǎn)用鉸鏈連接一長度為1.5 m,電阻為3 的導(dǎo)體棒AB,當(dāng)導(dǎo)體棒AB擺到豎直位置時(shí),導(dǎo)體棒B端的速度為3 m/s且到達(dá)金屬環(huán)最低點(diǎn)。已知導(dǎo)體棒下擺過程中緊貼環(huán)面且與金屬環(huán)有良好接觸,則導(dǎo)體棒AB擺到豎直位置時(shí)AB兩端的電壓大小為()A0.4 VB0.65 VC2.25 VD4.5 V解析:選B當(dāng)導(dǎo)體棒擺到豎直位置時(shí),由vr可得:C點(diǎn)的速度為vCvB3 m/s1 m/sAC間電壓為UACEACBLAC10.5 V0.25 VCB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ECBBLCB11 V2 V圓環(huán)兩側(cè)并聯(lián),電阻為R 0.5 ,導(dǎo)體棒CB段的電阻為r2 則CB間電壓為UCBECB2 V0.4 V故AB兩端的電壓大小為UABUACUCB0.25 V0.4 V0.65 V。故選B。2考查電磁感應(yīng)中的導(dǎo)線框電路問題如圖,勻強(qiáng)磁場水平邊界的上方h5 m處有一個(gè)邊長L1 m的正方形導(dǎo)線框從靜止開始下落。已知線框質(zhì)量m1 kg,電阻為R10 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1 T。當(dāng)線框的cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)(g取10 m/s2):(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??;(2)求cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小;(3)若線框此時(shí)加速度等于0,則線框電阻應(yīng)該變?yōu)槎嗌??解析?1)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí),線框速度:v線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):EBLvBL10 V。(2)此時(shí)線框中電流:Icd切割磁感線相當(dāng)于電源,cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即路端電壓:UIR7.5 V。(3)安培力FBIL根據(jù)牛頓第二定律:mgFma由a0,解得電阻R1 。答案:(1)10 V(2)7.5 V(3)1 考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題3.考查感生與動(dòng)生中導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)近期大功率儲(chǔ)能技術(shù)受到媒體的廣泛關(guān)注,其中飛輪儲(chǔ)能是熱點(diǎn)之一。為說明某種飛輪儲(chǔ)能的基本原理,將模型簡化為如圖所示,光滑的型導(dǎo)軌水平放置,電阻不計(jì),長度足夠。軌道平行部分間距為L1 m,導(dǎo)軌上靜止放置有長度也為L、質(zhì)量為m100 kg、電阻為R10.1 的導(dǎo)體棒AB。導(dǎo)軌間虛線框區(qū)域有垂直軌道平面向上的均勻變化磁場,虛線框右側(cè)區(qū)域有垂直軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B10 T。圖中開關(guān)S接a,經(jīng)過足夠長時(shí)間,棒AB向右勻速運(yùn)動(dòng),速度為v100 m/s,然后若將開關(guān)S接b,棒AB可作為電源對(duì)電阻R2供電,電阻R20.9 。(1)開關(guān)S接a,棒AB勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),虛線框中的磁場磁通量每秒鐘變化多少?(2)求開關(guān)S接b的瞬間棒AB加速度的大小。(3)求開關(guān)S接b后R2產(chǎn)生的總熱量Q。解析:(1)棒AB勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為零,安培力為零,電流為零,磁通量不變,所以虛線框中磁場每秒增加BLvt1 000 Wb。(2)棒AB產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv1 000 V,電路中產(chǎn)生的電流I1 000 A,故受到的安培力為FBIL1104 N,根據(jù)牛頓第二定律可得a100 m/s2。(3)棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電熱,故Q總mv25105 J,電阻R2上產(chǎn)生的電熱為QQ總4.5105 J。答案:(1)1 000 Wb(2)100 m/s2(3)4.5105 J4.考查電磁感應(yīng)中線框的動(dòng)力學(xué)問題如圖所示,光滑斜面的傾角30,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長l11 m,bc邊的邊長l20.6 m,線框的質(zhì)量m1 kg,電阻R0.1 。線框通過細(xì)線與重物相連,重物質(zhì)量M2 kg,斜面上ef線(efgh)的上方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T。如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場最初一段時(shí)間是勻速的,ef線和gh的距離s11.4 m(取g10 m/s2),求:(1)線框進(jìn)入磁場前重物M加速度的大?。?2)線框進(jìn)入磁場時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)速度v的大小。解析:(1)線框進(jìn)入磁場前,線框受到重力、細(xì)線的拉力T1、斜面的支持力,重物M受到重力和拉力T1。對(duì)線框由牛頓第二定律得T1mgsin ma對(duì)重物MgT1Ma由牛頓第三定律得T1T1聯(lián)立解得線框進(jìn)入磁場前重物M的加速度a5 m/s2。(2)因?yàn)榫€框進(jìn)入磁場的最初一段時(shí)間做勻速運(yùn)動(dòng),所以重物受力平衡:MgT2線框受力平衡:T2mgsin BIl1由牛頓第三定律得T2T2,ab邊進(jìn)入磁場切割磁感線,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBl1v線框中的電流I聯(lián)立上述各式得Mgmgsin ,代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s。答案:(1)5 m/s2(2)6 m/s考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的能量問題5.考查圓形磁場的電磁感應(yīng)現(xiàn)象問題如圖所示,粗糙斜面的傾角37,半徑r0.5 m的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)匝數(shù)n10匝的剛性正方形線框abcd,通過松弛的柔軟導(dǎo)線與一個(gè)額定功率P1.25 W的小燈泡A相連,圓形磁場的一條直徑恰好與線框bc邊重合。已知線框總質(zhì)量m2 kg,總電阻R01.25 ,邊長L2r,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5。從t0時(shí)起,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B2t(T)的規(guī)律變化。開始時(shí)線框靜止在斜面上,在線框運(yùn)動(dòng)前,燈泡始終正常發(fā)光。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求:(g取10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8,取3.2)(1)線框不動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;(2)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R;(3)線框保持不動(dòng)的時(shí)間內(nèi),小燈泡產(chǎn)生的熱量Q。解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律有:En,得:Enr2100.52 V2.5 V。(2)小燈泡正常發(fā)光,有:PI2R,由閉合電路歐姆定律有:EI(R0R),即有:P2R,代入數(shù)據(jù)解得:R1.25 ,I1 A。(3)對(duì)線框bc邊處于磁場中的部分受力分析如圖,當(dāng)線框恰好要運(yùn)動(dòng)時(shí),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,由力的平衡條件有:mgsin F安fF安mgcos F安nBI2r,由以上分析解得線框剛要運(yùn)動(dòng)時(shí),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.4 T代入B2t(T)可求出線框在斜面上可保持靜止的時(shí)間t s s,小燈泡產(chǎn)生的熱量為QPt1.25 J3.2 J。答案:(1)2.5 V(2)1.25 (3)3.2 J6.考查導(dǎo)體在變化的磁場中運(yùn)動(dòng)問題如圖甲所示,平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,兩導(dǎo)軌相距L0.4 m,導(dǎo)軌一端與阻值R0.3 的電阻相連,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。導(dǎo)軌x0一側(cè)存在沿x軸正方向均勻增大的恒定磁場,其方向與導(dǎo)軌平面垂直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨位置x變化如圖乙所示。一根質(zhì)量m0.2 kg、電阻r0.1 的金屬棒置于導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,棒在外力F作用下從x0處以初速度v02 m/s沿導(dǎo)軌向右變速運(yùn)動(dòng),且金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的安培力大小不變。求:(1)金屬棒在x1 m處速度的大??;(2)金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x1 m過程中,外力F所做的功;(3)金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x2 m過程中,流過金屬棒的電荷量。解析:(1)根據(jù)題意可知金屬棒所受的安培力大小不變,x0處與x1 m處安培力大小相等,有,即v1v02 m/s0.5 m/s。(2)金屬棒在x0處的安培力大小為:F安 N0.2 N對(duì)金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x1 m過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有:WFF安xmv12mv02代入數(shù)據(jù)解得:WF0.175 J。(3)流過金屬棒的電荷量qttx0到x2 m過程中,Bx圖像包圍的面積:Bx22,解得q C2 C。答案:(1)0.5 m/s(2)0.175 J(3)2 C7.考查導(dǎo)體棒在線框上運(yùn)動(dòng)問題如圖甲所示,“”形線框豎直放置,電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場方向與線框平面垂直,一個(gè)質(zhì)量為m、阻值為R的光滑導(dǎo)體棒AB,緊貼線框下滑,所達(dá)到的最大速度為v。現(xiàn)將該線框和磁場同時(shí)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度放置在傾角為的斜面上,如圖乙所示。(1)在斜面上導(dǎo)體棒由靜止釋放,在下滑過程中,線框一直處于靜止?fàn)顟B(tài),求導(dǎo)體棒最大速度的大小;(2)導(dǎo)體棒在下滑過程中線框保持靜止,求線框與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)所滿足的條件(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力);(3)現(xiàn)用一個(gè)恒力F2mgsin 沿斜面向上由靜止開始拉導(dǎo)體棒,通過距離s時(shí)導(dǎo)體棒已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng),線框保持不動(dòng),求此過程中導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱。解析:(1)導(dǎo)體棒受到的安培力FBIL,線框豎直放置時(shí),由平衡條件得:mg,線框在斜面上時(shí),由平衡條件得mgsin ,解得vvsin 。(2)設(shè)線框質(zhì)量為M,當(dāng)AB棒速度最大時(shí),線框受到沿斜面向下的安培力最大,要使線框靜止不動(dòng),需要滿足Mgsin mgsin (Mm)gcos ,解得:tan 。(3)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),由平衡條件得Fmgsin ,由能量守恒定律得Fsmgssin mv2Q,解得:Qmgssin mv2sin2。答案:(1)vsin (2)tan (3)mgssin mv2sin2- 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)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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