高三第二轮复习专题复习POWERPOINT课件11电磁学综合题(可直接用于上课).ppt

电磁学综合题 95年上海 如图示电路中 六个电阻的阻值均相同 由于对称性 电阻R2上无电流流过 已知电阻R6所消耗的电功率为1W 则六个电阻所消耗的总功率为 A 6WB 5WC 3WD 2W 解 等效电路如中 右图示 D 例1 如图示 把电阻 电感线圈 电容器并联接到某一交流电源上 三个电流表的示数相同 若保持电源电压不变 而将频率减少 则三个电流表的示数I1 I2 I3的大小关系是 I1 I2 I3I1 I2 I3I3 I1 I2I2 I1 I3 D 例2 如图示 线圈的自感和电容器的电容都很小 这个电路的主要作用是 A 阻直流 通交流 输出交变电流B 阻交流 通直流 输出直流电C 阻高频 通低频 输出低频交变电流和直流电D 阻低频 通高频 输出高频交变流电 提示 XL 2 fL对高频阻抗大 对低频阻抗小 XC 1 2 fC对高频阻抗小 对低频阻抗大 C 家用日光灯电路如图示 S为启动器 A为灯管 L为镇流器 关于日光灯的工作原理 下列说法正确的是 A 镇流器的作用是将交流电变为直流电B 在日光灯的启动阶段 镇流器能提供一个瞬时高压 使灯管开始工作C 日光灯正常发光时 启动器的两个触片是分离的D 日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直接辐射的 南通04年调研二7 BC 2002年高考9 远距离输电线的示意图如下 若发电机的输出电压不变 则下列叙述中正确的是 A 升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B 输电线路中的电流只由升压变压器原线圈的匝数比决定 C 当用户用电器的总电阻减小时 输电线上损失的功率增大 D 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 C 00年春北京14 如图所示 理想变压器的原 副线圈匝数之比为n1 n2 4 1 原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等 a b端加一定交流电压后 两电阻消耗的电功率之比PA PB 两电阻两端电压之比UA UB 1 16 1 4 苏州04年调研9 如图示为一理想变压器的电路图 图中S为单刀双掷开关 P为滑动变阻器R的滑动头 U1为加在原线圈两端的交变电压 I1为原线圈中的电流 则下列说法中正确的是 A 若保持U1及P的位置不变 S由a合到b时 I1将增大B 若保持U1及P的位置不变 S由b合到a时 R消耗的功率将增大C 若保持U1不变 S接在a处 使P向上滑时 I1将增大D 若保持P的位置不变 S接在a处 使U1增大 I1将增大 解 PR U22 R n2 n1 2U12 R I1U1 I1 n2 n1 2U1 R AD 盐城04年调研四10 甲乙两个完全相同的变压器如图示接在交流电路中 两电阻之比R甲 R乙 2 1 甲变压器原线圈上电压为U甲 副线圈上的电流为I甲 乙变压器原线圈上电压为U乙 副线圈上的电流为I乙 则有 A U甲 U乙I甲 I乙B U甲 2U乙I甲 I乙C U甲 2U乙I乙 2I甲D U甲 2U乙I甲 2I乙 解 设原线圈中电流为I0 I0甲 I0乙 各只有一个副线圈 I甲 I乙 P甲 I甲2R甲 I0U甲 P乙 I乙2R乙 I0U乙 U甲 2U乙 B 例3 如图所示 匀强磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度B 0 20T OCA金属导轨与OA金属直导轨分别在O点和A点接一阻值为R1 3 0 和R2 6 0 体积可忽略的定值电阻 导轨OCA的曲线方程为y 1 0sin 3 x m 金属棒ab平行于y轴 长为1 5m 以速度v 5 0m s水平向右匀速运动 b点始终在Ox轴上 设金属棒与导轨接触良好 摩擦不计 电路中除了电阻R1和R2外 其余电阻均不计 求 1 金属棒在导轨上运动时R1的最大功率 2 金属棒在导轨上从x 0到x 3m的运动过程中 外力必须做的功 解 1 ab棒运动时产生感应电动势E Byv 画出等效电路如图示 不计电源内阻 I1 E R1 1 3 Byv P1 I12R1 1 9 B2y2v2R1 P1m 1 9 B2ym2v2R1 1 9 0 04 1 25 3 1 3W 2 E Byv y所以E按正弦规律变化 Em Bymv 0 2 1 0 5 1V E有 0 707V t x v 3 5 0 6s R并 3 6 9 2 W Q E有2 R并 t 0 5 2 0 6 0 15J 如图所示 OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨 O C处分别接有短电阻丝 图中用粗线表示 R1 4 R2 8 导轨其它部分电阻不计 导轨OAC的形状满足方程y 2sin 3 x 单位 m 磁感应强度B 0 2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面 一足够长的金属棒在水平外力F作用下 以恒定的速率v 5 0m s水平向右在导轨上从O点滑动到C点 棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直 不计棒的电阻 求 1 外力F的最大值 2 金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的的最大功率 3 在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系 上海03年高考 解 1 金属棒匀速运动时产生感应电动势 E BLv 画出等效电路如图示 不计电源内阻 I E R总 F外 F安 BIL B2L2v R总 Lm 2sin 2 2m R总 R1R2 R1 R2 8 3 Fmax B2Lm2v R总 0 22 22 5 0 3 8 0 3N 2 P1m E2 R1 B2Lm2v2 R1 0 22 22 5 02 4 1W 3 金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化 L 2sin 3 x m x vt E BLv I E R总 Bv R总 2sin 3 vt 3 4 sin 5 t 3 安 例4 如图示 电阻均为r 0 5 的导体AB CD 质量分别为m 2m 分别在F 6N的外力作用下沿光滑导轨向相反的方向由静止开始运动 匀强磁场垂直纸面向里 磁感应强度B 0 4T 两平行导轨间距离为L 0 5m 导轨的电阻不计 所接电阻R 1 平行板电容器两板相距1cm 求 导体AB和CD运动的最大速度 电容器两板间电场强度的大小和方向 解 导体AB和CD运动时分别产生感应电动势E1 E2 E1 BLv1E2 BLv2 AB和CD分别受到安培力f的作用等效电路如图示 由动量守恒定律mv1 2mv2 0 I E1 E2 R 2r 3BLv2 R 2r AB和CD同时达到最大速度时f BImL F v2m F R 2r 3B2L2 6 2 3 42 0 52 1m s v1m 2m s Im F BL 6 2 3A UR IR 3V 电场强度E UR d 3 0 01 300V m方向向左 P221 2如图所示 竖直放置的光滑平行金属导轨 相距l 导轨一端接有一个电容器 电容量为C 匀强磁场垂直纸面向里 磁感应强度为B 质量为m的金属棒ab可紧贴导轨自由滑动 现让ab由静止下滑 不考虑空气阻力 也不考虑任何部分的电阻和自感作用 问金属棒的做什么运动 棒落地时的速度为多大 解 ab在mg作用下加速运动 经时间t 速度增为v a v t 产生感应电动势E Blv 电容器带电量Q CE CBlv 感应电流I Q t CBLv t CBla 产生安培力F BIl CB2l2a 由牛顿运动定律mg F ma ma mg CB2l2a a mg m CB2l2 ab做初速为零的匀加直线运动 加速度a mg m CB2l2 落地速度为 例 在光滑的水平面上 有一竖直向下的匀强磁场 分布在宽度为L的区域内 现有一边长为d d L 的正方形闭合线框以垂直于磁场边界的初速度v0滑过磁场 线框刚好能穿过磁场 则线框在滑进磁场的过程中产生的热量Q1与滑出磁场的过程中产生的热量Q2之比为 A 1 1B 2 1C 3 1D 4 1 解 由动量定理F t B2L2d R mv0 mv1备注 F t B2L2d R mv1 0 v0 2v1 由能量守恒定律 1 2mv02 1 2mv12 Q1 1 2mv12 Q2 Q1 Q2 3 1 C 下页 备注 设线框即将进入磁场时的速度为v0 全部进入磁场时的速度为vt 将线框进入的过程分成很多小段 每一段的运动可以看成是速度为vi的匀速运动 对每一小段 由动量定理 f1 t B2L2v0 t R mv0 mv1 1 f2 t B2L2v1 t R mv1 mv2 2 f3 t B2L2v2 t R mv2 mv3 3 f4 t B2L2v3 t R mv3 mv4 4 fn t B2L2vn 1 t R mvn 1 mvt n v0 t v1 t v2 t v3 t vn 1 t vn t d 将各式相加 得 B2L2d R mv0 mvt 可见速度的变化跟位移成线性关系 如图示 匀强磁场的磁感应强度为B 导体棒ab与光滑导轨接触良好 有效长度为L 外电阻为R 现用外力使导体棒以OO 为平衡位置做简谐运动 其周期为T 棒经OO 时的速度为V 试求 将棒从左边最大位置移至平衡位置的过程中 外力所做的功 已知棒的质量为m 例5 解 ab做简谐运动时的速度为v 则产生的感应电动势为 E BLv BLVsin t 正弦交流电 其最大值为Em BLV 有效值为E 0 707BLV 产生的感应电流功率为 P E2 R BLV 2 2R 运动的时间为t T 4 产生的感应电能为 W电 Pt BLV 2T 8R 由能量守恒定律得 WF W电 1 2mV2 BLV 2T 8R 1 2mV2 题目 练习 如图示为间距为L的光滑平行金属导轨 水平地放在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中 一端电阻R 一电阻是r 质量为m的导体棒ab放置在导轨上 在外力F作用下从t 0的时刻开始运动 其速度随时间的变化规律为V Vmsin t 不计导轨电阻 试求 从t 0到t 2 时间内电阻R产生的热量 从t 0到t 2 时间内外力F所做的功 解 ab运动时的速度为V Vmsin t 则产生的感应电动势为 E BLV BLVmsin t 正弦交流电 其最大值为Em BLVm 有效值为E 0 71BLVm I E R r 电阻R产生的热量为 Q I2Rt 0 71BLVm 2 R r 2 R 2 RB2L2Vm2 R r 2 由能量守恒定律 外力F所做的功转化为电能和动能 WF W电 1 2mV2 2 BLVm 2 2 R r 1 2mV2 B2L2Vm2 4 R r 1 2mVm2 题目 P212 3如图示 螺线管匝数n 4 截面积 S 0 1m2 管内匀强磁场以B1 t 10T s逐渐增强 螺线管两端分别与两根竖直平面内的平行光滑直导轨相接 垂直导轨的水平匀强磁场B2 2T 现在导轨上垂直放置一根质量m 0 02kg 长l 0 1m的铜棒 回路总电阻为R 5 试求铜棒从静止下落的最大速度 g 10m s2 解 螺线管产生感生电动势E1 nSB1 t 4V方向如图示 I1 0 8AF1 B2I1L 0 16Nmg 0 2N mg F1ab做加速运动 又产生感应电动势E2 动生电动势 当达到稳定状态时 F2 mg 0 2N F2 BI2LI2 1A I2 E1 E2 R 4 E2 5 1A E2 1V BLvm vm 5m s 2003年江苏高考18 13分 如图所示 两根平行金属导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为r0 0 10 m 导轨的端点P Q用电阻可忽略的导线相连 两导轨间的距离l 0 20m 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感强度B与时间t的关系为B kt 比例系数k 0 020T s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨垂直 在t 0时刻 金属杆紧靠在P Q端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动 求在t 6 0s时金属杆所受的安培力 解 以a表示金属杆运动的加速度 在t时刻 金属杆与初始位置的距离 L 1 2 at2 此时杆的速度 v at 这时 杆与导轨构成的回路的面积 S Ll 回路中的感应电动势 E S B t Blv Sk Blv 回路的总电阻 R 2Lr0 回路中的感应电流 i E R 作用于杆的安培力F Bli 解得F 3k2l2t 2r0 代入数据为F 1 44 10 3N 例6 2000年高考科研试题 如图所示 两根相距为 的足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内 一端接有阻值为 的电阻 在x 0的一侧存在沿竖直方向的非均匀磁场 磁感强度B随x的增大而增大 B x 式中的 是一常量 一金属直杆与金属导轨垂直 可在导轨上滑动 当 0时位于x 0处 速度为 方向沿x轴的正方向 在运动过程中 有一大小可调节的外力 作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定 大小为 方向沿x轴的负方向 设除外接的电阻R外 所有其他电阻都可以忽略 问 1 该回路中的感应电流持续的时间多长 2 当金属杆的速度大小为 2时 回路中的感应电动势有多大 解 1 金属杆在导轨上先是向右做加速度为 的匀减速直线运动 到导轨右方最远处速度为零 后又沿导轨向左做加速度为 的匀加速直线运动 当过了y轴后 由于已离开了磁场区 故回路不再有感应电流 以 表示金属杆做匀减速运动的时间 有 从而 回路中感应电流持续的时间T 2 2 2 以x 表示金属杆的速度变为 2时它所在的x坐标 由 2 2 x 可得x 3 2 8 从而 此时金属杆所在处的磁感强度 B x 3 8 所以 此时回路中的感应电动势 E B d 3 16 例7 水平放置的导轨处于垂直轨道平面的匀强磁场中 今从静止起用力拉金属棒ab 若拉力为恒力 经t1秒ab的速度为v 加速度为a1 最终速度为2v 若拉力的功率恒定 经t2秒ab的速度为v 加速度为a2 最终速度为2v 求a1和a2的关系 解 拉力为恒力 最终有F F安 B2L2 2v R a1 F B2L2v R m F m B2L2v mR B2L2v mR 拉力的功率恒定 F F安 P 2v B2L2 2v R P v 4B2L2v R a2 F2 F安 m P v B2L2v R m 3B2L2v mR a2 3a1 例8 如图示 U形导体框架的宽度L 0 5m 电阻忽略不计 其所在平面与水平面成 30 一根质量m 0 1kg 有效电阻R 0 5 的导体棒MN垂直跨放在U形框架上 离PQ的距离为b 0 2m 整个装置处于与滑轨平面正交 磁感应强度按B 0 2t2T规律变化的磁场中 t 0时导体恰好静止 g 10m s2 求 经过多少时间导体开始滑动 这段时间内通过导体棒横截面的电量 解 t 0时B 0 恰好静止fm mgsin30 0 5N E t Lb B t 0 5 0 2 0 4t 0 04t伏 I E R 0 08t安 导体开始滑动时 受力如图示 BIL fm mgsin30 1N 0 2t2 0 08t 0 5 1 t3 1 0 008 t 5秒 例9 一质量为M 1kg的小车上固定有一质量为m 0 2kg 高l 0 05m 电阻R 100 的100匝矩形线圈 一起静止在光滑水平面上 现有一质量为m0的子弹以v0 110m s的水平速度射入小车中 并随小车线圈一起进入一与线圈平面垂直 磁感强度B 1 0T的水平匀强磁场中如图甲所地 小车运动过程的v s图象如图乙所示 求 1 子弹的质量m0为 2 图乙中s 10cm时线圈中的电流强度I为 3在进入过程中通过线圈某一截面的电量为 4 求出线圈小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量为 解 由图象可知 进入磁场时 v1 10m s 由动量守恒定律m0v0 M m m0 v1m0 0 12kg 由图象可知 s 10cmv2 8m s E nBLv2 100 1 0 05 8 40VI E R 0 4A 由图象可知 线圈宽度为d 10cm q I t n R 100 1 0 1 0 05 100 5 10 3C 由图象可知 出磁场时 vt 2m s Q 1 2 M m m0 v12 vt2 1 2 1 32 100 4 63 4J 思考 为什么v s图象是三段折线 答 见备注 03年上海高考18 7分 图1为某一热敏电阻R 电阻值随温度的改变而改变 且对温度很敏感 的I U关系曲线图 为了通过测量得到图1所示I U关系的完整曲线 在图2和图3两个电路中应选择的是图 简要说明理由 电源电动势为9V 内阻不计 滑线变阻器的阻值为0 100 在图4电路中 电源电压恒为9V 电流表读数为70mA 定值电阻R1 250 由热敏电阻的I U关系曲线可知 热敏电阻两端的电压为 V 电阻R2的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例子 2 电压可从0V调到所需电压 调节范围较大 解 I1 9 250 0 036A 36mAI2 34mA 由图1得UR 5 2V 5 2 R2 9 5 2 0 034 111 8 111 6 112 0 热敏温度计 如图示 为两匀强磁场区 磁感应强度均为B 方向如图示 两区域中间为宽L 2的无磁场区 有一边长为L 粗细均匀 各边电阻为R的正方形金属框abcd置于区域 ab边与磁场边界平行 现拉着金属框以速度v水平向右匀速运动 则 1 分别求出当ab边刚进入中央无磁场区 和进入磁场区 时 通过ab边的电流大小和方向 2 画出金属框从区域 刚出来到完全拉入区域 过程中水平拉力与时间的关系图象 3 求上述 2 过程中拉力所做的功 04年南师大模考16 解 1 ab刚进入 cd边产生E E BLvI1 BLv 4R顺时针方向 ab刚进入 ab cd边都产生E I2 2BLv 4R逆时针方向 2 ab刚进入 F1 BI1L B2L2v 4R ab刚进入 F2 2BI2L B2L2v R ab进入 cd还在 ab边产生EF3 BI3L BI1L B2L2v 4R 三段时间都为L 2v F t图象如右图示 3 W F1L 2 F2L 2 F3L 2 3B2L3v 4R 例10 如图所示 PR是一块长为L 4米的绝缘平板固定在水平地面上 整个空间有一个平行于PR的匀强电场E 在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B 一个质量为m 0 1千克 带电量为q 0 5库仑的物体 从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动 进入磁场后恰能做匀速运动 当物体碰到板R端挡板后被弹回 若在碰撞瞬间撤去电场 物体返回时在磁场中仍做匀速运动 离开磁场后做匀减速运动停在C点 PC L 4 物体与平板间的动摩擦因素为 0 4 求 判断物体带电性质 正电还是负电荷 物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2 磁感强度B的大小 电场强度E的大小和方向 解 返回时 R D无电场力 能作匀速运动 表明无摩擦力 qv2B向上 物体带正电 受力如图a示qv2B mg D C 无磁场力 mg 0 25L 1 2 mv22 P D 加速 E向右 qE mg 1 2L 1 2 mv12 D R 受力如图b示 qE mg qv1B 解 得qv1B 2Nqv2B 1NqE 1 2Nv1 5 66m sv2 2 83m sB 0 71TE 2 4V m方向向右 例11 某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场 如图示 电场方向由B到C 在A点 从t 1s末开始 每隔2s有一个相同的带电粒子 不计重力 沿AB方向 垂直于BC 以速度v射出 恰好能击中C点 若AC 2BC 且粒子在AC间运动的时间小于1s 试问 1 图线上E和B的比值有多大 磁感应强度B的方向如何 2 若第一个粒子击中C点的时刻已知为 1s t 那么第二个粒子击中C点为何时刻 解 在1s末 粒子在磁场中受洛仑兹力做匀速圆周运动 令BC y不难得到 AC 2y R mv qB 2y B mv 2qy 在3s末 第二个粒子在电场中受电场力做类似平抛运动 E B 4v 3 第一个粒子经过t击中C点 t 1 6T m 3qB 第二个粒子击中C点经过t秒 第二个粒子击中C点的时刻为3 t秒 04年江苏高考12 12分 某同学对黑箱 见图1 中一个电学元件的伏安特性进行研究 通过正确测量 他发现该元件两端的电压Uab Uab Ua Ub 与流过它的电流I之间的变化关系有如下规律 当 15V Uab 0V时 I近似为零 当Uab 0时 Uab和I的实验数据见下表 1 在图2中画出Uab 0时该元件的伏安特性曲线 可用铅笔作图 2 根据上述实验事实 该元件具有的特性是 见下页 单向导电性 3 若将此黑箱接入图3电路中 并在该电路的cd两端输入如图4 甲 所示的方波电压信号ucd 请在图4 乙 中定性画出负载电阻RL上的电压信号uef的波形 题目 04年江苏高考13 14分 如图所示 一个变压器 可视为理想变压器 的原线圈接在220V的市电上 向额定电压为1 80 104V的霓虹灯供电 使它正常发光 为了安全 需在原线圈回路中接入熔断器 使副线圈电路中电流超过12mA时 熔丝就熔断 1 熔丝的熔断电流是多大 2 当副线圈电路中电流为10mA时 变压器的输入功率是多大 解 1 设原 副线圈上的电压 电流分别为U1 U2 I1 I2 根据理想变压器的输入功率等于输出功率 有I1U1 I2U2 当I2 12mA时 I1即为熔断电流 代人数据 得 I1 0 98A 2 设副线圈中电流为I2 10mA时 变压器的输入功率为P1 根据理想变压