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文档简介
非选择题命题点集训四电路与电磁感应1.图1(2012成都市模拟)如图1所示,MN、PQ是两根竖直放置的间距为L的足够长光滑平行金属导轨,虚线以上有垂直纸面向外的匀强磁场,虚线以下有垂直纸面向内的匀强磁场,两磁场区域的磁感应强度均为B.金属棒ab质量为M,电阻为R,静止放在中导轨上的水平突起上;金属棒cd质量为m,电阻也为R,让cd在中某处无初速释放,当cd下落距离为h时,ab恰好对突起没有压力已知两根金属棒始终水平且与金属导轨接触良好,金属导轨的电阻不计,重力加速度为g.求:(1)当cd下落距离为h时,通过ab的电流I;(2)当cd下落距离为h时,cd的速度大小v;(3)从cd释放到下落距离为h的过程中,ab上产生的焦耳热Qab.(结果用B、L、M、m、R、h、g表示)2图2是交流发电机模型示意图在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路图3是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示已知ab长度为L1,bc长度为L2,线圈以恒定角速度逆时针转动(只考虑单匝线圈)图2图3图4(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;(2)线圈平面处于与中性面成0夹角位置时开始计时,如图4所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式;(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热(其他电阻均不计)3(2012吉林长春第一次调研)如图5甲所示,空间存在一宽度为2L的有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m1 kg、电阻R4 ,在水平向左的外力F作用下,以初速度v04 m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F的大小随时间t变化的图线如图5乙所示以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:(1)匀强磁场的磁感应强度B;(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;(3)判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由甲乙图54(2012广东高考)如图6所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上导轨平面与水平面的夹角为,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻图6(1)调节RxR,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v;(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx.答案及解析1.【解析】(1)ab受重力和安培力作用下处于平衡状态,有MgBIL,解得I.(2)设cd切割磁感线产生电动势为E,有EBLv,I,联立以上各式解得v.(3)由能量守恒得mghQabQcdmv2,因ab与cd串联,且电阻相等,故QabQcd,联立解得Qabmgh.【答案】(1)I(2)v(3)Qabmgh2【解析】(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时,ab、cd切割磁感线,且转动的半径为r,转动时ab、cd的线速度vr,且与磁场方向的夹角为t,所以,整个线圈中的感应电动势e12BL1vsin tBL1L2sin t.(2)当t0时,线圈平面与中性面的夹角为0,则某时刻t时,线圈平面与中性面的夹角为(t0)故此时感应电动势的瞬时值e22BL1vsin(t0)BL1L2sin(t0)(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值EmBL1L2,故有效值E回路中电流的有效值I根据焦耳定律知转动一周电阻R上产生的焦耳热为QI2RT2R.【答案】(1)e1BL1L2sin t(2)e2BL1L2sin(t0)(3)3【解析】(1)由Ft图象可知,线框加速度a2 m/s2线框的边长Lv0tat241 m212 m3 mt0时刻线框中的感应电流I线框所受的安培力F安BIL由牛顿第二定律F1F安ma又F11 N,联立得B T0.33 T.(2)线框进入磁场的过程中,平均感应电动势平均电流通过线框的电荷量qt联立得q0.75 C.(3)设匀减速运动速度减为零的过程中线框通过的位移为x,由运动学公式得0v2ax代入数值得x4 m2L所以线框不能从右侧离开磁场【答案】(1)0.33 T(2)0.75 C(3)见解析4【解析】(1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示导体棒所受安培力F安BIl导体棒匀速下滑,所以F安Mgsin 联立式,解得I导体棒切割磁感线产生感应电动势EBlv由闭合电路欧姆定律得I,且RxR,所以I联立式,解得v.(2)由题意知,其等效
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