2022年高考沖刺物理百題精練 專題06 電磁感應(yīng)、交變電流(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號:105467095 上傳時間:2022-06-12 格式:DOC 頁數(shù):9 大小:294.02KB
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1、2022年高考沖刺物理百題精練 專題06 電磁感應(yīng)、交變電流(含解析) 1.如圖甲所示,相距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在以O(shè)O′為右邊界勻強磁場中,勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直導(dǎo)軌平面向下,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計。在距邊界OO′也為L處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻r的金屬桿ab。 (1)若金屬桿ab固定在導(dǎo)軌上的初位置,磁場的磁感應(yīng)強度在t時間內(nèi)由B均勻減小到零,求此過程中電阻R上產(chǎn)生的電量q。 (2)若ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運動3L距離,其速度—位移的關(guān)系圖象如圖乙所示(圖中所示量為已知量)。求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1。

2、 (3)若ab桿固定在導(dǎo)軌上的初始位置,使勻強磁場保持大小不變繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動。若磁場方向由圖示位置開始轉(zhuǎn)過的過程中,電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q2. 則磁場轉(zhuǎn)動的角速度ω大小是多少? 1. 【解析】 則 考點:本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律。 2.如圖所示,寬度為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌的兩端連接阻值R的電阻.導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一根質(zhì)量m的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒的有效電阻也為R,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.導(dǎo)體棒MN的初始位置與導(dǎo)軌最左端距離為L,導(dǎo)軌的電阻可忽略不計.

3、 (1)若用一平行于導(dǎo)軌的恒定拉力F拉動導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右運動,在運動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直,求導(dǎo)體棒最終的速度; (2)若導(dǎo)體棒的初速度為,導(dǎo)體棒向右運動L停止,求此過程導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱; (3)若磁場隨時間均勻變化,磁感應(yīng)強度(k>0),開始導(dǎo)體棒靜止,從t=0 時刻起,求導(dǎo)體棒經(jīng)過多長時間開始運動以及運動的方向. 2. 【解析】 (3) 導(dǎo)體棒恰好運動時 解得

4、 由楞次定律得導(dǎo)體棒將向左運動 考點:本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律。 3.如圖所示,兩根等高的四分之一光滑圓弧軌道,半徑為r、間距為L,圖中oa水平,co豎直,在軌道頂端連有一阻值為R的電阻,整個裝置處在一豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B?,F(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻不計的金屬棒從軌道的頂端ab處由靜止開始下滑,到達軌道底端cd時受到軌道的支持力為2mg。整個過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,軌道電阻不計,求: (1)金屬棒到達軌道底端cd時的速度大小和通過電阻R的電流: (2)金屬棒從ab下滑到cd過程中回路中產(chǎn)生

5、的焦耳熱和通過R的電荷量: (3)若金屬棒在拉力作用下,從cd開始以速度v0向右沿軌道做勻速圓周運動,則在到達ab的過程中拉力做的功為多少? 3.【解析】 試題分析:(1)到達軌道底端cd時由牛頓定律: 解得 感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 所以 (2)由能量守恒定律得: 產(chǎn)生的焦耳熱

6、 平均感應(yīng)電動勢 平均感應(yīng)電流 通過R的電荷量 解得 (3)金屬棒中產(chǎn)生正弦交變電流的有效值 在四分之一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量 由功能關(guān)系有 解得拉力做的功為 考點:本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律。 4.如圖所示,兩根半徑為r的圓弧軌道間距為L,其頂端a、b與圓

7、心處等高,軌道光滑且電阻不計,在其上端連有一阻值為R的電阻,整個裝置處于輻向磁場中,圓弧軌道所在處的磁感應(yīng)強度大小均為B.將一根長度稍大于L、質(zhì)量為m、電阻為R0的金屬棒從軌道頂端ab處由靜止釋放.已知當金屬棒到達如圖所示的cd位置(金屬棒與軌道圓心連線和水平面夾角為θ)時,金屬棒的速度達到最大;當金屬棒到達軌道底端ef時,對軌道的壓力為1.5mg.求: (1)當金屬棒的速度最大時,流經(jīng)電阻R的電流大小和方向; (2)金屬棒滑到軌道底端的整個過程中流經(jīng)電阻R的電量; (3)金屬棒滑到軌道底端的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量. 4. 【解析】 試題分析:(1)金屬棒速度最大時,在軌道

8、切線方向所受合力為0,則 解得: 流經(jīng)R的電流方向為a--R--b (2)磁通量變化為 平均電動勢, 電量 (3) 軌道最低點時: 由能量轉(zhuǎn)化和守恒得: ??電阻R上發(fā)熱量 考點:本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律。 5.如圖所示,兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一傾角的光滑絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距L,導(dǎo)軌電阻忽略不計且足夠長,一寬度為d的有界勻強磁場垂直于斜面向上,磁感應(yīng)強度為B。另有一長為2d的絕緣桿將一導(dǎo)體棒和一邊長為d(d

9、導(dǎo)軌上。開始時導(dǎo)體棒恰好位于磁場的下邊界處,由靜止釋放后裝置沿斜面向上運動,當線框的下邊運動到磁場的上邊界MN處時裝置的速度恰好為零,之后裝置將向下運動,然后再向上運動,經(jīng)過若干次往返后,最終整個裝置將在斜面上作穩(wěn)定的往復(fù)運動。已知B=2.5T,I=0.8A,L=0.5m,m=0.04kg,d=0.38m,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求: (1)裝置被釋放的瞬間,導(dǎo)線棒加速度的大?。? (2)從裝置被釋放到線框下邊運動到磁場上邊界MN處的過程中,線框中產(chǎn)生的熱量; (3)裝置作穩(wěn)定的往復(fù)運動后,導(dǎo)體棒的最高位置與最低位置之間的距離。 5.【解析】

10、 試題分析:(1)由 代入數(shù)據(jù)解得 (2)設(shè)裝置由靜止釋放到線框下邊運動到磁場上邊界的過程中,線框克服感應(yīng)電流所受安培力做功為W,根據(jù)動能定理有 代入數(shù)據(jù)解得 (3)裝置往復(fù)運動后,線框的上邊到達磁場的下邊將不再向上運動,導(dǎo)體棒的最高位置距磁場上邊界為d 導(dǎo)體棒的最低位置在磁場內(nèi),設(shè)距離上邊界為x,有 代入數(shù)據(jù)解得 即 考點:本題考查安培力、牛頓第二定律、動能定理。 6.如圖甲,單匝圓形線圈c與電路連接,電阻R2兩端與平行光

11、滑金屬直導(dǎo)軌p1e1f1、p2e2f2連接.垂直于導(dǎo)軌平面向下、向上有矩形勻強磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,它們的邊界為e1e2,區(qū)域Ⅰ中垂直導(dǎo)軌并緊靠e1e2平放一導(dǎo)體棒ab.兩直導(dǎo)軌分別與同一豎直平面內(nèi)的圓形光滑絕緣導(dǎo)軌o1、o2相切連接,o1、o2在切點f1、f2處開有小口可讓ab進入,ab進入后小口立即閉合.已知:o1、o2的直徑和直導(dǎo)軌間距均為d,c的直徑為2d;電阻R1、R2的阻值均為R,其余電阻不計;直導(dǎo)軌足夠長且其平面與水平面夾角為,區(qū)域Ⅰ的磁感強度為B0.重力加速度為g.在c中邊長為d的正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直線圈平面向外的勻強磁場,磁感強度B隨時間t變化如圖乙所示,ab在t=0~內(nèi)保持靜止.

12、 (1)求ab靜止時通過它的電流大小和方向; (2)求ab的質(zhì)量m; (3)設(shè)ab進入圓軌道后能達到離f1f2的最大高度為h,要使ab不脫離圓形軌道運動,求區(qū)域Ⅱ的磁感強度B2的取值范圍并討論h與B2的關(guān)系式. 6.【解析】 試題分析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得c內(nèi)感生電動勢 ① 由全電路歐姆定律有 ②(R2被ab短路) 聯(lián)立①②解得:③ 根據(jù)楞次定律和右手螺旋定則(或者平衡條件和左手定則)判斷ab中電流方向為a→b④ (2) 由題意可知導(dǎo)軌平面與水平面夾角為, 對在t=0~內(nèi)靜止的ab受力分析有⑤ 聯(lián)立③⑤解得: ⑥ (3) 由題意知t=后,c內(nèi)的

13、磁感強度減為零,ab滑入?yún)^(qū)域Ⅱ, 由直導(dǎo)軌足夠長可知ab進入圓形軌道時已達勻速直線運動, 設(shè)此時ab為v,其電動勢為E2,電流為I2, 由平衡條件得 ⑦ 由法拉第電磁感應(yīng)定律得動生電動勢⑧ 由全電路歐姆定律有 ⑨(R1、R2并聯(lián)) 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得 ⑩ 由題意可知ab滑不過圓心等高點或者滑過圓軌道最高點均符合題意,分類討論如下: (ⅰ)當即時, ab上滑過程由動能定理得,即 (ⅱ) 設(shè)ab能滑到圓軌道最高點時速度為v1,根據(jù)牛頓第二定律應(yīng)滿足 所以當即時, ab能滑到圓軌道最高點,有 考點:法拉第電磁感應(yīng)定律;牛頓第二定律;動能定理; 7.如圖甲所示,一個

14、質(zhì)量m=0.1kg的正方形金屬框總電阻R=0.5 Ω,金屬框放在表面絕緣的斜面AA′B′B的頂端(金屬框上邊與AA′重合),自靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB′平行、寬度為d的勻強磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB′重合),設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v,與此對應(yīng)的位移為x,那么v2-x圖象如圖乙所示,已知勻強磁場方向垂直斜面向上,金屬框與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,斜面傾角θ=53°取g=10 m/s2,sin53°= 0.8,cos53°= 0.6。求: (1)金屬框下滑加速度a和進入磁場的速度v1; (2)金屬框經(jīng)過磁場時受到的安培力FA大小和產(chǎn)生的電熱Q

15、; (3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B。 7.【解析】 試題分析:(1)在金屬框開始下滑階段;由圖可得:x1=0.9m; 由牛頓第二定律可得:ma=mgsinθ-μmgcosθ 解得a=5m/s2 由運動公式:v12=2ax1 解得:v1=3m/s (2)由圖可知,金屬框穿過磁場過程做勻速直線運動, 線圈受力平衡,則mgsinθ-μmgcosθ-FA=0 解得FA=5N 此過程中安培力做功:WA=-FA(L+d)=-5J 所以Q=-WA=5J (3)由安培力公式得:FA=BIL 由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=BLv1 由閉合電路的歐姆定律得: 聯(lián)立解得: 考

16、點:本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律。 8.如圖甲所示,MN、PQ為間距L=0.5m足夠長的平行導(dǎo)軌,NQ⊥ MN,導(dǎo)軌的電陽均不計。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角=37°,NQ間連接有一個R=4的電阻。有一勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上,磁感應(yīng)強度為B0=1T。將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好?,F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當金屬棒滑行至cd處時達到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C,且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動過程中始終與NQ平行。取g=10m/s2。求: (1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ; (2)cd離NQ的距離s; (3)金屬棒滑行至cd處的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量; (4)若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁感應(yīng)強度逐漸減小,為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強度B應(yīng)怎樣隨時間t變化? 8.【解析】 考點:本題旨在考查電磁感應(yīng)。

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