金板学案高考物理一轮复习 第10章 第3课 电磁感应规律的综合应用练习.doc
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金板学案高考物理一轮复习
第10章
第3课
电磁感应规律的综合应用练习
金板学案
高考
物理
一轮
复习
10
电磁感应
规律
综合
应用
练习
- 资源描述：
-
第二单元 电磁感应规律的应用
第3课 电磁感应规律的综合应用
1．电源和电阻．
2．电流方向．
在外电路，电流由高电势流向低电势；在内电路，电流由低电势流向高电势．
图象类型
(1)随时间t变化的图象，如bt图象、Φt图象、et图象和it图象
(2)随位移x变化的图象，如ex图象和ix图象
问题类型
(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象
(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图象)
应用知识
左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象等知识
1．安培力的大小．
⇒f＝．
2．安培力的方向．
(1)先用右手定则判定感应电流的方向，再用左手定则判定安培力的方向．
(2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向相反．
1．电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化．
2．感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，电流做功再将电能转化为其他形式的能．
3．电流做功产生的热量与安培力做功相等．
1．如图所示，图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里．abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l.t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合(如图)．现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线可能是下图中的(b)
解析：当线圈进入磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a→d→c→b→a，与规定的电流正方向相反．所以电流值为负值，当线圈出磁场的过程中，由楞次定律可判断感应电流的方向为a→b→c→d→a，与规定的电流方向相同．所以电流值为正值，又两种情况下有效切割磁感线的长度均不断增加，则感应电动势逐渐增大，感应电流逐渐增大，所以b选项正确．
2．如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻r，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力f的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中．以下说法正确的是(ac)
a．作用在金属棒上各力的合力做功为零
b．重力做的功等于系统产生的电能
c．金属棒克服安培力做的功等于电阻r上产生的焦耳热
d．金属棒克服恒力f做的功等于电阻r上产生的焦耳热
解析：根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故a对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服f所做的功与产生的电能之和．而克服安培力做的功等于电阻r上产生的焦耳热，所以b、d错，c对．
3．如图所示，质量m1＝0.1 kg，电阻r1＝0.3 Ω，长度l＝0.4 m的导体棒ab横放在u型金属框架上，框架质量m2＝0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距0.4 m的mm′、nn′导轨相互平行，电阻不计且足够长．电阻r2＝0.1 Ω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b＝0.5 t．垂直于ab施加f＝2 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q＝0.1 j．求该过程ab位移x的大小．
解析：(1)ab对框架的压力：f1＝m1g，
框架受水平面的支持力：fn＝m2g＋f1，
依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力：f2＝μfn，
ab中的感应电动势：e＝blv，
mn中电流：i＝，
mn受到的安培力：f安＝ilb，
框架开始运动时：f安＝f2，
由上述各式代入数据解得：v＝6 m/s.
(2)闭合回路中产生的总热量：
q总＝q，
由能量守恒定律，得：
fx＝m1v2＋q总．
代入数据解得：x＝1.1 m.
答案：(1)6 m/s (2)1.1 m
课时作业
一、单项选择题
1．如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为r(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点a用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒ab，ab由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，b点的线速度为v，则这时ab两端的电压大小为(a)
a. b. c. d．bav
解析：摆到竖直位置时，ab切割磁感线的瞬时感应电动势e＝b2a＝bav.由闭合电路欧姆定律，uab＝＝bav，故选a.
2．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2 l的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为b的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为wa、wb，则wa∶wb为(a)
a．1∶4 b．1∶2 c．1∶1 d．不能确定
解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热．
wa＝qa＝，wb＝qb＝.
由电阻定律知rb＝2ra，故wa∶wb＝1∶4.a项正确．
3．如图所示，两光滑平行金属导轨间距为l，直导线m n垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为b.电容器的电容为c，除电阻r外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线mn一初速度，使导线mn向右运动，当电路稳定后，mn以速度v向右做匀速运动，则(c)
a．电容器两端的电压为零
b．电阻两端的电压为blv
c．电容器所带电荷量为cblv
d．为保持mn匀速运动，需对其施加的拉力大小为
解析：当导线mn匀速向右运动时，导线mn产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压u＝e＝blv，所带电荷量q＝cu＝cblv，故a、b错，c对；mn匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，d错．
4．如图所示，有一用铝板制成的u型框，将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为ft，则(a)
a．悬线竖直，ft＝mg b．悬线竖直，ft>mg
c．悬线竖直，ft
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