高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 题型7　电磁感应含源、含容问题

题型7电磁感应含源、含容问题高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI20251234选择题1.(多选)如图所示,两根足够长的导轨由上、下两段电阻不计的光滑金属导轨组成,在M、N两点绝缘连接,M、N等高,间距L=1m,连接处平滑。导轨平面与水平面夹角为30°,导轨两端分别连接一个阻值R=0.02Ω的电阻和C=1F的电容器,整个装置处于磁感应强度B=0.2T、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,两导体棒ab、cd分别放在MN两侧,长度均为L=1m,质量分别为m1=0.8kg、m2=0.4kg,ab电阻为0.08Ω,cd的电阻不计,将ab由静止释放,同时cd从距离MN为x0=4.32m处,在一个大小F=4.64N、方向沿导轨平面向上的力作用下由静止开始运动,两导体棒恰好在M、N处发生弹性碰撞,碰撞前瞬间撤去F,已知碰撞前瞬间ab的速度为4.5m/s,两导体棒与导轨垂直且接触良好,g取10m/s2。下列说法正确的是(

)1234A.ab从释放到第一次碰撞前所用时间为1.44sB.ab从释放到第一次碰撞前,R上消耗的焦耳热为0.78JC.两导体棒第一次碰撞后瞬间,ab的速度大小为6.3m/sD.两导体棒第一次碰撞后瞬间,cd的速度大小为8.4m/s【答案】

BD

1234【解析】

由于导体棒ab、cd同时由静止开始运动,且恰好在M、N处发生弹性碰撞,则说明ab、cd在到达M、N处所用的时间是相同的,对导体棒cd和电容器组成的回路,有Δq=C·BLΔv,对cd,根据牛顿第二定律,有123412342.(11分)如图所示,倾斜轨道与水平面间的夹角为θ=30°,在倾斜轨道顶端有一电容C=0.1F的电容器,与一定值电阻R2并联,R2=1Ω。水平轨道足够长,在最右端连接一定值电阻R1=0.5Ω。两轨道宽度均为L=1m,在AA'处平滑连接,使导体棒1从倾斜轨道运动到水平轨道上时速度大小不变。AA'至DD'间是绝缘带,保证倾斜轨道与水平轨道间电流不导通,轨道其他部分均导电良好。存在方向垂直于倾斜轨道平面向上、磁感应强度为B1=0.5T的匀强磁场;整个水平轨道上有磁感应强度大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场。两根导体棒1、2的质量均为m=0.1kg,两导体棒与轨道均接触良好,导体棒接入轨道间的电阻R3=R4=1Ω。初始时刻,导体棒1在倾斜轨道上,离AA'足够远。导体棒2一开始被锁定(锁定装置未画出),且到DD'位置的水平距离为d=m。不计一切摩擦阻力。将导体棒1从倾斜轨道上由静止释放。1234(1)求导体棒1滑至AA'时,导体棒1的瞬时速度大小v1及电容器所带电荷量qC。(2)导体棒1运动到导体棒2位置时,求导体棒1碰撞前瞬间速度大小。(3)导体棒1与导体棒2碰撞前瞬间,立即解除对导体棒2的锁定,两导体棒碰后连在一起。从导体棒1进入水平轨道,至两导体棒运动到最终状态,求定值电阻R上产生的焦耳热Q。1234【答案】

(1)4m/s

0.1C

(2)2m/s

(3)0.15J【解析】

(1)因倾斜轨道足够长,则导体棒1在倾斜轨道上最终将匀速下滑,由平衡条件得mgsin

θ=F安由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得F安=B1ILR总=R2+R3=2

Ω解得v1=4

m/s电容器所带电荷量1234(2)导体棒1运动到导体棒2位置过程(碰前),由动量定理得

1234导体棒1、2碰撞过程,由动量守恒定律得mv1'=2mv2解得v2=1

m/s123412343.(11分)水平放置的金属细圆环P的半径为l,其内部充满方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。电阻为r,长度恰为l的细导体棒a一端搭接在细圆环上,可绕圆心处的金属细圆柱O在水平面内转动。两平行竖直金属导轨的间距为d,其中M导轨与小圆柱O相连,N导轨与圆环P相连,两导轨上方通过开关S连接能提供大小为I、方向水平向右的恒定电流。质量为m、电阻为R的均匀导体棒b水平搁置在固定支架上并与两导轨紧密接触,长度与两支架间距相等,导体棒b处在方向垂直于导轨平面向里的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B。除了导体棒a和导体棒b外其余电阻不计,一切摩擦不计。1234(1)若开关S断开,外力使导体棒a以某一角速度ω匀速转动时导体棒b对支架的作用力恰好为零。求此时导体棒a的旋转方向(俯视图)和ω的大小。(2)若开关S闭合,导体棒a作为“电动机”在水平内旋转。①“电动机”空载时导体棒a所受安培力为零,其匀速转动的角速度记为ω0,求ω0的大小。②求“电动机”机械效率为50%时导体棒a的角速度ω2。

1234【解析】

(1)导体棒b受力平衡,有mg=BId由左手定则可知电流方向水平向右由右手定则可知导体棒a沿顺时针(俯视)方向旋转。1234(2)①空载时导体棒a所受安培力为零,则导体棒a的电流为零则导体棒a与导体棒b两端电压相等,导体棒b的电流,即恒定电流I②方法一:导体棒a转动产生感应电动势,设其电流为i导体棒a与导体棒b两端电压相等,即1234由于导体棒a上的速度随着到圆心距离均匀增大

1234方法二:导体棒a转动产生感应电动势,设其电流为i导体棒a与导体棒b两端电压相等,即12344.(11分)如图是两组固定的间距皆为d的平行金属导轨(倾角为30°的abec和光滑水平桌面上的fgjh),两者在e、b两点绝缘但平滑连接。abec处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,ac间接一阻值为R的电阻。fh间接一恒流源(电流大小恒为I且方向如圆圈中箭头所示),fgjh所在的正方形区域kpqn处于另一磁场中。正方形金属线框水平放置在fg、hj间,左侧紧靠pq。线框右侧水平导轨间有一个长度为

的区域,存在竖直向下、磁感应强度为B3的匀强磁场。将质量为m、长度为d、电阻为R的导体棒A从倾斜导轨上某一位置由静止释放,其在到达be前已达稳定速度v0。A始终与导轨垂直且接触良好,经过kpqn时磁场方向水平向左、磁感应强度大小B2=(x为A到kn的距离)。已知线框质量为3m,边长为,自感系数为L,不计线框电阻。A与线框发生弹性碰撞后即撤出导轨区域。除kp、nq两段导轨动摩擦因数为μ=外,其余部分皆光滑。求:1234(1)倾斜导轨所处磁场的磁感应强度B1的大小;(2)A经过区域kpqn过程中摩擦产生的热