(安徽专用)(新课标)2014高考物理二轮作业手册 专题限时集训 第9讲 电磁感应
更新时间:2023-06-09 10:13:01 阅读量: 实用文档 文档下载
专题限时集训(九) [第9讲 电磁感应]
(时间:40分钟)
1.如图9-1所示,光滑斜面的倾角为θ,斜面上放置一矩形导体线框abcd,ab边的边长为l1,bc边的边长为l2,线框的质量为m,电阻为R,线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连,重物质量为M,斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的,且线框ab的边始终平行底边,则下列说法正确的是(
)
图9-1
Mg-mgsin θ
A.线框进入磁场前运动的加速度为
m(Mg-mgsin θ)R
B.线框进入磁场时匀速运动的速度为
Bl1Bl1
C
(Mg-mgsin θ)RD.该匀速运动过程产生的焦耳热为(Mg-mgsin θ)l2
22
图9-2
2.如图9-2所示,在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈,从相同的高度由静止开始释放,三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的矩形,A、B线圈闭合,但A线圈的导线比B的线圈粗,C线圈有一个缺口.则A、B、C线圈进入磁场瞬间加速度大小关系是( )
A.aA=aB=aC B.aA>aB=aC C.aA>aB>aC D.aA=aB<aC
图9-3
3.如图9-3所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺
线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变小 C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
图9-4
4.如图9-4所示,D1、D2是两只相同的灯泡,L 是自感系数很大的线圈,其直流电阻与R 的阻值相同.关于灯泡发光情况正确的是( )
A.当S1接a 时,闭合S ,D1立即变亮
B.当S1接a 时,闭合S待电路稳定后再断开,D1先变得更亮,然后渐渐变暗 C.当S1接b 时,闭合S, D2 将渐渐变亮
D.当S1接b 时,闭合S待电路稳定后再断开,D2 先变得更亮,然后渐渐变暗
图9-5
5.如图9-5所示,足够长金属导轨竖直放置,金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上.虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场,虚线下方有竖直向下的匀强磁场.ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为μ,两棒总电阻为R,导轨电阻不计.开始两棒均静止在图示位置,当cd棒无初速释放时,对ab棒施加竖直向上的力F,沿导轨向上做匀加速运动.则( )
A.ab棒中的电流方向由b到a B.cd棒先加速运动后匀速运动
C.cd棒所受摩擦力的最大值等于cd棒的重力
D.力F做的功等于两金属棒产生的电热与增加的机械能之和
图9-6
6.如图9-6所示,两个垂直纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为2a,一个直径为2a的导线圆环从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两个磁
场区域,以逆时针方向为电流的正方向,则感应电流I与导线圆环移动距离x的关系图像正确的是(
)
图9-7
7.一足够长的铜管竖直放置,将一截面与铜管的内截面相同、质量为m的永久磁铁块由管上端口放入管内,不考虑磁铁与铜管间的摩擦,磁铁的运动速度可能是( )
A.逐渐增大到定值后保持不变
B.逐渐增大到一定值时又开始碱小,然后又越来越大 C.逐渐增大到一定值时又开始减小,到一定值后保持不变
D.逐渐增大到一定值时又开始减小到一定值之后在一定区间变动
8.如图9-8所示,位于水平面内间距为L的光滑平行导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨所在平面,导轨左端用导线相连,一质量为m、长为L的直导体棒两端放在导轨上,并与之密接.已知导轨单位长度的电阻为r,导线和导体棒的电阻均忽略不计.从 t=0时刻起,导体棒在平行于导轨的拉力作用下,从导轨最左端由静止做加速度为a的匀加速运动,求:
(1)t时刻导体棒中的电流I和此时回路的电功率P; (2)t时间内拉力做的功.
图9-8
9.如图9-9甲所示,斜面倾角为37°,一宽为d=0.43 m的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁场边界与斜面底边平行.在斜面上由静止释放一长方形金属线框,线框沿斜面下滑,下边与磁场边界保持平行.取斜面底部为零势能面,从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中,线框的机械能E和位移x之间的关系如图乙所示,图中①、②均为直线段.已
2
知线框的质量为m=0.1 kg,电阻为R=0.06 Ω,重力加速度取g=10 m/s,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求金属线框与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)求金属线框刚进入磁场到恰完全进入磁场所用的时间t;
(3)求金属线框穿越磁场的过程中,线框中产生电热的最大功率Pm;
(4)请在图丙中定性地画出:在金属线框从开始运动到完全穿出磁场的过程中,线框中感应电流I的大小随时间t变化的图像.
甲 乙 丙
图9-9
专题限时集训(九)
1.D [解析] 设线框进入磁场前,线框和重物的加速度大小均为a,绳上弹力大小为Mg-mgsin θ
T,则T-mgsin θ=ma,Mg-T=Ma,联立可得a=A错误;设线框进
M+m入磁场时做匀速运动的速度为v,则根据线框的平衡条件可得mgsin θ+F安=Mg,其中F安Bl1v(Mg-mgsin θ)Rl2=,可得v=,选项B错误;线框做匀速运动的总时间t==RBl1vBl1l2
C错误;根据能量守恒定律,该匀速运动过程中系统减少的重力
(Mg-mgsin θ)R
势能等于产生的焦耳热,所以Q=(Mg-mgsin θ)l2,选项D正确.
2.D [解析] C上有缺口,进入磁场不受安培力,故加速度为g,A、B线圈进入磁场BLv4L
过程中,受到安培力和重力,有mg-=ma,且m=ρ·4LS,R=ρ′,得a=g-
RSBv
,A、B线圈加速度一样,选项D正确.
16ρ′ρ
3.D [解析] 若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,螺线管b中的电流增大,穿过线圈a的磁通量变大,根据楞次定律,线圈a中产生俯视逆时针方向的感应电流,线圈a有缩小的趋势,线圈a对水平桌面的压力FN将增大,选项D正确.
4.D [解析] 当S1接a 时,闭合S ,L通电自感,D1将逐渐变亮,待电路稳定后再断开,D1渐渐变暗,选项A、B错误;当S1接b 时,闭合S ,D2 将立即变亮,待电路稳定后再断开,L断电自感产生自感电动势,D2 先变得更亮,然后渐渐变暗,选项C错误,选项D正确.
5.A [解析] 根据右手定则可判断出ab棒中电流方向由b到a,选项A正确;由左手定则可判断出cd棒受到的安培力垂直导轨平面向里,由于ab棒做匀加速运动,回路中的感应电流逐渐增大,cd棒受到的安培力逐渐增大,故cd棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当cd棒所受重力与滑动摩擦力相等时,速度达到最大;然后做加速度逐渐增大的减速运动,最后停止运动, cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力,选项B、C错误;对ab棒分12
析,由动能定理可知WF-WG-W安=mv,故力F做的功等于ab棒产生的电热与增加的机械
2能之和,选项D错误.
6.C
7.A [解析] 永久磁铁块由管上端口放入管内下落的过程,铜管不断切割磁感线,管中产生感应电流,铜管阻碍磁铁下落,磁铁加速下落时,竖直向上的阻力增大,当阻力等于磁铁的重力时,磁铁的速度增大到最大,此后保持不变,选项A正确.
BLBLaBLat122
8.(1)I=,P= (2)WF=mat
rtrr2[解析] (1)导体棒由静止开始做匀加速直线运动.
在t时刻的速度v=at 12
位移x=at
2
导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv 由闭合电路欧姆定律知,导体棒中电流I为
22
22
2
22
22
22
E
I 其中R=2xr RBL
联立以上各式有I=
rt此时回路的电功率P=IR BLa
解得P=.
r
(2)对导体棒,在t时间内应用动能定理,有 12
WF-W安
2
BLat
其中安培力做的功W安=Pt=rBLat122
故t时间内拉力做的功WF=mat.
r2
9.(1)0.5 (2)0.125 s (3)0.43 W (4)如图所示
2222
22
2
[解析] (1)对图线①,由功能关系,有
μmgx1cos θ=E1-E2 E1-E2
解得μ==0.5.
mgx1cos θ
(2)金属线框进入磁场前,由牛顿第二定律,有 mgsin θ-μmgcos θ=ma
mgsin θ-μmgcos θ2
解得加速度a=2 m/s
m
由运动学公式v1=2ax1
则线框恰进入磁场的速度v1=1.2 m/s 金属线框进入磁场后,减少的机械能等于克服安培力和摩擦力所做的功,机械能均匀减少,因此安培力为恒力,线框做匀速运动,则
mgsin θ=FA+μmgcos θ 由功能关系,有
(FA+μmgcos θ)·x2=E2-E3 解得x2=0.15 m
x2
刚进入磁场到恰完全进入磁场所用的时间t0.125 s.
v1(3)线框出磁场时速度最大,线框内热功率最大. BLv2
Pm=IRR
2
222
2
又由v2=v1+2a(d-x2) 可得v2=1.6 m/s
线框匀速进入磁场时,有
2
2
FA+μmgcos 37°=mgsin 37°, 可求出FA=0.2 N, BLv1
又因为FA=BIL
R可求出BL=0.01 T·m BLv2
Pm=IR0.43 W.
R
2
22222
2
2
22
(4)图像如图所示.
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