滬科版選修32 2.5電磁感應(yīng)的案例分析 作業(yè).doc

1.4電磁感應(yīng)的案例分析練習(xí)1如下圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，直導(dǎo)線(xiàn)mn垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。電容器的電容為c，除電阻r外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線(xiàn)的電阻均不計(jì)，現(xiàn)給導(dǎo)線(xiàn)mn一定的初速度，使導(dǎo)線(xiàn)mn向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，mn以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)()。a電容器兩端的電壓為零b電阻兩端的電壓為blvc電容器所帶電荷量為cblvd以上說(shuō)法均不正確2一個(gè)閉合金屬線(xiàn)框的兩邊接有電阻r1、r2，線(xiàn)框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線(xiàn)框接觸良好，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如下圖所示。當(dāng)用外力使ab棒右移時(shí)，下列判斷中正確的是()。a穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量不變，框內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流b框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿順時(shí)針?lè)较蚶@行c框內(nèi)有感應(yīng)電流，電流方向沿逆時(shí)針?lè)较蚶@行d框內(nèi)有感應(yīng)電流，左半邊逆時(shí)針?lè)较蚶@行，右半邊順時(shí)針?lè)较蚶@行3如下圖所示，一導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線(xiàn)mn右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑cd始終與mn垂直。從d點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到c點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()。a感應(yīng)電流方向不變bcd段直線(xiàn)始終不受安培力c感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值ebavd感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值=bav4如下圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導(dǎo)軌，一部分處于方向垂直導(dǎo)軌所在平面且有上下水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根金屬桿mn水平沿導(dǎo)軌滑下，在由導(dǎo)軌和電阻r組成的閉合電路中，其他電阻不計(jì)，當(dāng)金屬桿mn進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后，其運(yùn)動(dòng)速度圖像可能是下圖中的()。5(2012云南昆明高三月考改編)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)圈平面，先后兩次將線(xiàn)圈從同一位置勻速地拉出有界磁場(chǎng)，第一次拉出時(shí)速度為v1v，第二次拉出時(shí)速度為 v22v，這兩次拉出線(xiàn)圈的過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。a線(xiàn)圈中感應(yīng)電流之比是12b線(xiàn)圈中產(chǎn)生的熱量之比是21c沿運(yùn)動(dòng)方向作用在線(xiàn)框上的外力的功率之比為12d流過(guò)任一橫截面感應(yīng)電荷量之比為116如下圖所示，半徑為r的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直于紙面向內(nèi)。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒mn以恒定速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求：(1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻r的電流的平均值；(2)mn從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中，通過(guò)r的電荷量；(3)當(dāng)mn通過(guò)圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過(guò)r的電流是多少？7如圖所示，正方形閉合線(xiàn)圈邊長(zhǎng)為0.2 m，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為0.1 ，在傾角為30的斜面上的砝碼質(zhì)量為0.4 kg，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 t，不計(jì)一切摩擦，砝碼沿斜面下滑線(xiàn)圈開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，它恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10 m/s2) (1)求線(xiàn)圈勻速上升的速度。(2)在線(xiàn)圈勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，砝碼對(duì)線(xiàn)圈做了多少功？(3)線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生多少焦耳熱？8水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)線(xiàn)平行固定放置，間距為l，一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與阻值為r的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿(如圖甲所示)，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力f作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)的速度v也會(huì)變化，v與f的關(guān)系如圖乙所示。(g取10 m/s2)(1)金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？(2)若m0.5 kg，l0.5 m，r0.5 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度b為多大？參考答案1. 答案：c解析：當(dāng)棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)eblv不變，電容器不充電也不放電，無(wú)電流產(chǎn)生，故電阻兩端沒(méi)有電壓，電容器兩板間的電壓為ueblv，所帶電荷量qcucblv，故選項(xiàng)c是正確的。2. 答案：d解析：ab棒右移時(shí)，切割磁感線(xiàn)。根據(jù)右手定則，ab棒中的感應(yīng)電流方向從a流向b。此時(shí)ab棒起著電源的作用，分別對(duì)兩邊電阻供電，如下圖所示，所以流過(guò)r1、r2的電流都由上而下地繞行。3. 答案：cd解析：在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔?，a正確。根據(jù)左手定則可以判斷，cd段受安培力向下，b不正確。當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，即這時(shí)等效長(zhǎng)度最大為a，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大ebav，c正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值=bav，d正確。4. 答案：acd解析：因mn下落高度未知，故進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力f安與g的關(guān)系可能有三種，容易分析得出答案為a、c、d。5. 答案：bc解析：線(xiàn)框在拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eblv，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流i，所以i1i2v1v212；線(xiàn)框中產(chǎn)生的電熱qi2rt，所以q1q2v1v212；由于勻速運(yùn)動(dòng)，施加的外力與安培力相等，故外力的功率pfvbilv，所以p1p2v122v2214；流過(guò)線(xiàn)圈任一截面的電荷量為qit，所以q1q211。6. 答案：(1)(2) (3) 解析：先由e得到平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再由i得平均電流，進(jìn)而由qit求電荷量，第(3)問(wèn)求電流的瞬時(shí)值可由eblv與i得到。所以，導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電阻r供電。(1)計(jì)算平均電流，應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過(guò)程磁通量的變化為bsbr2，所用的時(shí)間t，代入公式e，平均電流為i。(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)該用平均電流，qit。(3)當(dāng)mn通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí)，切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度最大，l2r，根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式eblv，得eb2rv，此時(shí)通過(guò)r的電流為i。7. 答案：(1)10 m/s(2)0.4 j(3)0.2 j解析：(1)設(shè)繩子的拉力為f對(duì)砝碼：fm1gsin 302 n。對(duì)線(xiàn)圈：fm2g代入數(shù)據(jù)得：v10 m/s。(2)wfl20.2 j0.4 j。(3)由能量守恒定律得：qwm2gl0.4 j0.1100.2 j0.2 j。8. 答案：(1)變速運(yùn)動(dòng)