-期末复习-电磁感应中的动力学和能量问题.doc

1、-最终审查-电磁感应的动力学和能量问题335433543333333333333333333333333作者：335433543333333333333333333333日期：12能力课2电磁感应的力学和能量问题第一，选择题(1-3是选择题，4-7是选择题)1.如图1所示，均匀磁场有U形线盒ABCD，线框在水平平面上，磁场垂直于线框平面，R是电阻，ef是垂直于ab的导体条，在ab，CD中可以无摩擦滑动。杆ef和线框的导线电阻都可以计算。如果一开始给ef右初始速度()图1A.ef减慢速度，向右移动，但不作一定减速B.ef降低速度，向右移动，最后停止。C.ef以恒定速度向右移动D.ef做往返运动分

2、析Ef的右运动，切断磁感应线，产生感应电动势和感应电流，可以由左安培力进行减速运动，但不是均匀减速。F=Bil=MA知道。ef知道做加速度减少的减速运动。因此，A是正确的。答案a2.半径为R，质量为M，电阻为R的金属环用L长度的绝缘轻质棒挂在O1点上，带棒的直线通过圆环的中心，就在O1点下，有半径为L 2R的圆形均匀磁场区域。圆心O2位于与O1点相同的垂直线上，O1点位于圆形磁场区域边界上(见图2)，现在绝缘颈尾杆从水平位置停止状态释放，底部过程中带金属环的平面总是垂直于磁场，已知的重力加速度为G，无论空气阻力和其他摩擦阻力如何，以下说法都是正确的()图2A.金属环最终会直接停在O1点下B.整

3、个过程中金属环生成的行列是mgLC.金属环在整个过程中产生的行列为mg (l 2r)D.整个过程中金属环产生的行列为mg (l r)分析环最终必须在图的A，C位置之间摇摆。因为此时环的磁通量不再变化，环不再产生感应电流。根据几何关系，圆环体位于a，c位置时，圆的中心与O1，O2之间的距离为l r，圆环体位于a，c位置时，圆环体中心到O1的高度为。能量守恒能得到的金属环在整个过程中产生的焦耳热是MG (L 2R)，C是正确的。答案c3.CD，EF是两个水平放置的电阻可以忽略的平行金属轨道，轨道间距为L，水平轨道左侧有磁感应强度方向垂直轨道平面上方的均匀磁场。磁感应强度大小为B，磁场区域长度为D(

4、见图3)。滑轨右端连接了阻力R，左端与弯曲的平滑滑轨平滑连接。在阻力度为R的导体棒弯曲的轨道上，在H高度静态释放，导体棒最终停在磁场的右边界。如果导体杆与水平轨道接触良好，并且动摩擦系数已知为，则以下两项中的正确值为()图3A.电阻r的最大电流为B.通过电阻r的电荷为C.整个回路中出现的行列为mghD.电阻r产生的行列为mg (h- d)解释图表明，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最快，产生的感应电流最大，由于机械能守恒存在mgh=mv2，因此I=，A是错误的。(莎士比亚，北极谱，机器)通过R的电荷是q=t=，b错误。根据能量守恒定律，整个电路中产生的焦耳热是Q=MGH- MGD，C误差。导体棒的电

5、阻也是R，因此电阻R产生的行列为Q=MG (H- D)，D对。答案d4.如图4所示，圆环发电机以电阻R=4厘米的导体棒弯曲成半径L=0.2m米的闭合环，中心为O，COD为直径，O，D间接具有负载电阻R1=1。整个环通过了B=0.5T的均匀磁场垂直环。阻力R=1 的导体棒OA附着在环上，进行匀速圆周运动，角速度=300 RAD/S()图4A.当OA达到OC时，环的功率为1 WB.当OA达到OC时，环的功率为2 WC.整个电路的最大功率为3瓦D.整个电路的最大功率为4.5瓦OA到达OC时，环的电阻为1 ，与R1连接的电源，外部电阻为2，在棒旋转过程中产生的感应电动势E=BL2 =3V，环的分压为1

6、 V，因此环的功率为1 W，A是正确的，B是错误的。OA到达OD时，环的电阻为零，此时电路中总电阻最小，传动力不变，因此功率的最大p=4.5W，C错误，D是正确的。答复AD5.如图5所示，两个平行且足够长的光滑金属导轨，L=0.4M距离，轨道所在平面和水平面之间的角度为30，不考虑阻力。完全相同的双金属杆(长度均为0.4米)将ab、CD垂直于滑轨，确保每个杆的两端与滑轨接触得很好。已知的两个金属杆的质量均为M=0.1KG千克，电阻均为R=0.2，整个装置位于垂直于轨道平面的均匀磁场中，磁感应强度为B=0.5T，金属杆ab沿轨道平行的力F以恒定速度移动可能导致金属杆CD停止。(g=10m/S2)

7、时()图5A.f的大小为0.5 NB.金属棒ab产生的刘涛电动势为1.0 VC.ab负载两端的电压为1.0 VD.ab负载的速度为5.0 m/s对于Cd杆的mgsin =BIL，它解释电路的电流I=2.5A，因此电路的感应电动势E=2IR=1.0V，B是正确的。Uab=IR=0.5v，c错误；对于Ab杆，F=Bil MGS in 。了解F=1.0N，A错误。根据法拉第电磁感应定律，E=BLV，V=5.0M/S，D是正确的。答复BD6.两个长度足够长的光滑导轨的间距为L，底部电阻为R。将质量为M的金属杆挂在固定的轻弹簧底部，金属杆和导轨接触良好，轨道所在的平面垂直于磁感应强度为B的均匀磁场(见图

8、6)。除了电阻R外，不计算其他电阻。金属杆现在从弹簧的原始长度位置发射到静止。然后()图6A.释放瞬时金属棒的加速度等于重力加速度gB.金属杆向下移动时，通过电阻r的电流方向为abC.金属杆的速度为v时接收的安培大小为f=D.阻力r产生的总热量等于金属棒重力能量的减少量解析金属杆刚松开时，弹簧在原来的长度上，弹性为零，所以速度为零，没有感应电流，金属杆不通过安培力作用，只能通过重力作用，加速度必须等于重力加速度，选项A必须正确。金属杆向下移动时，根据右手定则，通过电阻R的电流方向为ba，选项B错误。金属杆速度为v时，安培大小为f=bil，I=，f=，选项c是正确的。在金属杆下落过程中，根据能量

9、守恒定律，金属杆减少的重力将转换为弹簧的弹力、金属杆的动能(如果速度不为零)、阻力R产生的热量以及选项D错误。答案AC7.图7两个长而光滑的平行金属导轨PP、QQ倾斜放置，均匀磁场垂直于导轨平面，导轨顶部连接到水平放置的两个金属板M，N，板之间的距离足够宽。板间有带电粒子，金属杆ab水平跨轨道，下降过程中与轨道接触良好。现在，如果带电粒子和金属杆ab在静止状态下同时发射()图7A.金属棒ab一直在加速下降B.金属棒ab最终可能以恒定速度下落C.金属棒ab下降过程中m板电位高于n板电位D.带电粒子可以先移动到n板，然后再移动到m板。分析根据牛顿第二定律有MGS in -bil=ma，I=， q=

10、c u， u=bl v， v=a t，联立解决方案a=，因此金属杆均匀地进行加速运动。选项a正确，b无效。Ab棒切断磁感应线，等于电源，A端等于电源的阳极。因此，M是正电，N是负电，选项C是正确的。带电粒子带负电荷，在重力和电场力的作用下先向下运动，然后反向向上运动，选项D是正确的。答复ACD二、选择题8.如图8所示，间隙为L，电阻不可忽视的U形金属垂直轨道，固定地放置在磁感应强度为B的均匀磁场中，磁场方向垂直纸张指向内部。垂直轨道的顶部有金属杆BC，BC的阻力为R，质量为2m，可以在轨道上无摩擦滑动，最初金属杆被轴环固定在垂直轨道上。在金属杆正上方的高H处，质量为M的绝缘物体自由下落，在物体

11、撞击金属杆前的瞬间，领子立即松开，物体和金属杆碰撞后，在一起撞击前，物体的速度大小的速度继续下降，垂直轨道足够长，金属杆的下落高度H下降后，开始以一定的速度运动。(约翰f肯尼迪，Northern Exposure(美国电视剧)在金属条的下落高度H过程中，求检测电流的热量。图8解决物理综合考试问题的基本策略是“大大小小，各个击破”。分析表明，问题的物理方案可以分为四个部分。物体先自由下落运动，与金属棒碰撞前的速度为V1=物体和金属碰撞后瞬间的共同速度为V2=V1金属杆下落后进行均匀运动，设置与物体以恒定速度下落的金属杆的速度为v3，通过力的平衡知识获得：3MG=BLI=，解决方案V3=在金属条的

12、下落高度h过程中，可以从能量保存中获得Q=3m v 3mgh-3mv解释列q=-。答案是-9.如图9所示，足够长的金属轨道固定在水平面上，金属轨道宽度L=1.0M，轨道上有垂直轨道的金属杆P，金属杆质量m=0.1KG，空间上有磁感应强度B=0.5T，垂直下有均匀磁场。连接到轨道左端的电阻R=3.0，金属杆的电阻R=1.0，不考虑其馀的电阻。在某一时刻，给金属棒水平右阻力F，金属棒P以静止开始运动。图乙是金属棒P运动过程的V-T图像。轨道和金属杆之间的动摩擦系数=0.5。在金属棒P运动中，第一个2 s通过金属棒P的电荷量与第二个2 s通过P的电荷量之比为3: 5。g取10 m/s2。拯救：图9(

13、1)水平恒力f的大小；(2)前4 s内阻r产生的热。解释(1)图显示，金属棒P先做加速度减小的加速度运动，2 s后做等速直线运动如果T=2s，v=4m/s，则检测到传动力e=blv刘涛电流I=安培力f=bil=根据牛顿运动定律，f-f- m g=0解释F=0.75n。(2)通过金属棒p的电荷q=t=t=t其中=因此，q=x(x是p的位移)将第一个2 s内部金属杆p的位移设定为x1，将第二个2 s内部p的位移设定为x2 1=blx1， 2=blx2=blvt另外，由于Q1: Q2=3: 5联排解决方案x2=8m，x1=4.8m前4 s内部是通过能量守恒定律得到的。F (x1 x2)=mv2 m

14、g (x1 x2) QR QR其中QR: QR=r: r=1: 3理解Qr=1.8j。答案(1)0.75 N (2)1.8 J10.如图10甲所示，光滑的倾斜导体导轨(足够长)与光滑的水平导体导轨平滑连接。轨道宽度为l=1m，阻力被忽略。水平右侧的均匀磁场仅分布在水平轨道平面所在的区域。垂直于急倾斜轨道平面向下分布相同大小的均匀磁场仅分布在急倾斜轨道平面所在的区域。现在两个质量都是m=0.2kg千克。电阻均为R=0.5欧米茄的相同导体棒EB和CD，垂直于轨道位于水平轨道之上和急倾斜轨道之上，同时作为静止发射。导体棒CD下降过程中加速度A和速度V的关系如图B所示。(g=10m/S2)。图10(1)找出轨道平面和水平面之间的角度。(2)寻找磁场的磁刘涛强度b。(3)得出导体棒EB水平轨道的最大压力FN的大小。(4)如果已知从开始到CD杆达到最大速度，则EB杆产生的行列Q=0.45J求出通过CD杆横截面的电荷Q。分析(1)如a-v图像所示，首次发行导体棒CD时，加速度a=5m/S2对Cd杆的力分析是由牛顿第二定律得到的。Mgs in =ma联排解决方案=30。(2)如果CD条以恒定速度下落，则图