第二輪物理專題四電磁感應與力學綜合

1、專題四 電磁感應與力學綜合一、選擇題(本題共10小題每小題4分，共40分在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1彈簧上端固定，下端掛一只條形磁鐵，使磁鐵上下做簡諧運動，若在振動過程中把線圈靠近磁鐵，如圖429所示，觀察磁鐵的振幅，將會發(fā)現(xiàn) ( ) AS閉合時振幅逐漸減小，S斷開時振幅不變 BS閉合時振幅逐漸增大，S斷開時振幅不變 CS閉合或斷開時，振幅的變化相同 DS閉合或斷開時，振幅不會改變2平面上的光滑平行導軌MN，PQ上放著光滑導體棒ab，cd，兩棒用細線系住，勻強磁場的面方向如圖430(甲)所示

2、，而磁感應強度B隨時間t的變化圖線如圖430(乙)所示，不計ab,cd間電流的相互作用，則細線中的張力 ( )A0到t0時間內沒有張力Ct0到t時間內沒有張力C0到t0時間內張力變大 Dt0到t時間內張力變大3如圖431所示，一塊薄的長方形鋁板水平放置在桌面上，鋁板右端拼接一根等厚的條形磁鐵，一閉合鋁環(huán)以初速度v從板的左端沿中線向右滾動，下列說法正確的是鋁環(huán)的滾動動能越來越小；鋁環(huán)的滾動動能保持不變；鋁環(huán)的運動方向偏向條形磁鐵的N極或S極；鋁環(huán)的運動方向將不發(fā)生改變A B C D4如圖432所示，有界勻強磁場垂直于紙面，分布在虛線所示的矩形abcd內，用超導材料制成的矩形線圈1和固定導線圈2處

3、在同一平面內，超導線圈1正在向右平動，離開磁場靠近線圈2，線圈2中產生的感應電流的方向如圖所示，依據這些條件 A可以確定超導線圈1中產生的感應電流的方向B可以確定abcd范圍內有界磁場的方向C可以確定超導線圈1受到線圈2對它的安培力 合力方向D無法做出以上判斷，因為不知道超導線圈1的運動情況 5如圖433所示，兩根足夠長的固定平行金屬光滑導軌位于同一水平面，導軌上橫放著兩根相同的導體棒ab，cd與導軌構成矩形回路導體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質彈簧，兩棒的中問用細線綁住，它們的電阻均為R；回路上其余部分的電阻不計在導線平面內兩導軌間有一豎直向下的勻強磁場，開始時，導體棒處于靜止狀態(tài)，剪

4、斷細線后，導體棒在運動過程中A回路中有感應電動勢 B兩根導體棒所受安培力自嘮向相同 C兩根導體棒和彈簧構成的系統(tǒng)動量守恒。機械能守恒 D兩根導體棒和彈簧構成的系統(tǒng)動量守恒，機械能不守恒 6如圖434所示，MN,PQ為兩平行金屬導軌，M，P間連有一阻值為R的電阻，導軌處于勻強磁場中，磁感應強度為B，磁場方向與導軌所在平面垂直，圖中磁場方向垂直紙面向里有一金屬圓環(huán)沿兩導軌滑動，速度為v，與導軌接觸良好，圓環(huán)的直徑d與兩導軌間的距離相等，設金屬環(huán)與導軌的電阻均可忽略，當金屬環(huán)向右運動時 A有感應電流通過電阻R，大小為型掣 B在感應電流通過電阻R，大小為警 C有感應電流通過電阻R，大小為壟孕 D沒有感

5、應電流通過電阻R7如圖435所示，相距為d，足夠長的兩平行金屬導軌(電阻不計)固定在絕緣水平面上，導軌間有垂直軌道平面的勻強磁場且磁感應強度為B，在導軌上放置一金屬棒，。棒上串接著一尺寸大小不計的理想電壓表，導軌左端接有電容為C的電容器，金屬棒與導軌接觸良好且滑動摩擦力為F，現(xiàn)用水平拉力使金屬棒向右運動，拉力的功率恒為P，則棒在達到最大速度之前，下列敘述中正確的是 A棒做勻加速運動B電壓表示數(shù)不斷變大C電容器所帶電荷量在C不斷增加D作用于棒的摩擦力功率恒為P8如圖436所示，勻強磁場豎直向下，磁感應強度為B，正方形金屬框abcd可繞光滑軸OO轉動，邊長為L，總電阻為R，ab邊質量為m，其他三邊

6、質量不計，現(xiàn)將abcd拉至水平位置，并由靜止釋放，經時間t到達豎直位置，產生熱量為Q，若重力加速度為g，則ab邊在最低位置所受安培力大小等于 9如圖437所示，單匝矩形線，圈的一半放在具有理想邊界的勻強磁場中，線圈軸線OO'與磁場邊界重合，線圈按圖示方向勻速轉動(ab向紙外cd向紙內)若從圖所示位置開始計時，并規(guī)定電流方向沿abcda為正方向，則線圈內感應電流隨時間變化的圖象是下圖中的哪一個10如圖438所示，A是長直密繞通電螺線管，小線圈B與電流表連接，并沿A的軸線Ox從O點自左向右勻速穿過螺線管A，能正確反映通過電流表中電流I隨x的變化規(guī)律的是 二、實驗題(本題共2小題，共16分將

7、正確答案填在題中橫線上或按要求作圖)11(8分)如圖439所示器材可用來研究電磁感應現(xiàn)象及判定感應電流方向 (1)(4分)在給出的實物圖中，用實線作為導線將實驗儀器連成實驗電路 (2)(4分)將線圈L1插入L2中，合上開關，能使感應電流與原電流的繞行方向相同的實驗操作是 A插入軟鐵棒 B拔出線圈L。 C使變阻器阻值變大D斷開開關12(8分)要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻，實驗室提供下列器材： 待測線圈L，阻值約為5 Q 電流表A1：量程0.6 A，內阻約為0.5 電流表A2：量程3 A，內阻約為0.1 電壓表V1：量程3 V，內阻約為6 k 電壓表V2：量程15 V，內阻約為30 k

8、 變阻器R1：阻值為010 變阻器R2：阻值為01 k 電池E：電動勢6 V，內阻很小 開關S兩個，導線若干 上面是測定線圈L直流電阻RL的可供選擇的兩個電路圖，為了使測量的數(shù)據較為準確 (1)在圖440給出的兩種設計電路圖中，由題意可知應選 圖進行測量，電流表應選，電壓表應選 ，滑動變阻器應選 (填代號) (2)某學生進行的實驗步驟如下： 按電路圖連接好實驗器材 合上開關S2，Sl，移動滑動變阻器觸頭到適當位囂，讀出電流表A和電壓表V的讀數(shù)I1，U1 移動滑動變阻器觸頭到適當位置，讀出電流表A和電壓表V的讀數(shù)I1，U2重復三次 先斷開開關S1，再斷開開關S2，拆除實驗裝置，整理好器材 上述實

9、驗步驟中有一步驟有錯，指出什么錯誤答： 三、計算題(本題共6小題，共64分解題時應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13(8分)如圖441所示，固定在勻強磁場中的水平導軌ab，cd的間距L1=0.5 m，金屬棒ad與導軌左端cd的距離L2=0.8 m，整個閉合回路的電阻為R=0.2，勻強磁場的方向豎直向下穿過整個回路ad桿通過細繩跨過定滑輪接一個質量m=0.04 kg的物體，不計一切摩擦，現(xiàn)使磁感應強度從零開始以0.2T/s的變化率均勻地增大，求經過多長時間物體m剛好能離開地面?(g取10 m/s2)14(10分)如

10、圖442所示，一根電阻為R=0.6的導線彎成一個圓形線圈，圓半徑r=1 m，圓形線圈質量m=1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側有垂直于線圈平面B=0.5 T的勻強磁場若線圈以初動能E0=5 J沿X軸方向滑進磁場，當進入磁場0.5 m時，線圈中產生的電能為Ee=3 J，求：(1)此時線圈的運動速度；(2)此時線圈與磁場左邊緣兩交接點間的電壓；(3)此時線圈加速度的大小15(10分)如圖443所示，矩形剛性導線框處在磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框所在的平面，線框的ef邊與磁場區(qū)域的邊界線OO平行已知線框的ab邊，cd邊和ef邊的長度都是l1=0.5 m，它

11、們的電阻分別是R1=3，R2=3和R3=6；ac，ce，bd和df邊的長度都是l2=0.6 m，它們的電阻都可忽略不計開始時整個線框都處在磁場之中并以恒定的速度v=10 m/s向磁場區(qū)域外移動，速度方向垂直于OO' 求:(1)ef邊移出磁場而cd邊尚未移出磁場的過程中ab邊中的感應電流I0； (2)cd邊移出磁而ab邊尚未移出磁場的過程中ab邊中的感應電流I0'； (3)整個線框從磁場內移到磁場外的過程中，作用于線框的ab邊的安培力所做的功W16(10分)兩根足夠長的光滑平行導軌與水平面的夾角=30°，寬度L=0.2 m，導軌間有與導軌平面垂直的勻強磁場，磁感應強度B

12、=0.5 T，如圖444所示，在導軌間接有R=0.2的電阻，一質量m=0.01 kg，電阻不計的導體棒ab，與導軌垂直放置，無初速釋放后與導軌保持良好接觸并能沿導軌向下滑動(g取l0 m/s2) I(1)求AB棒的最大速度(2)若將電阻R換成平行板電容器，其他條件不變，試判定棒的運動性質，若電容C=1F，求棒釋放后4 s內系統(tǒng)損失的機械能17(12分)如圖445所示，半徑為r，電阻不計的兩個半圓形光滑導軌并列豎直放只置，在軌道左上方端M，N間接有阻值為R的小電珠，整個軌道處在磁感應強度為B的勻強磁場中，兩導軌間距為L，現(xiàn)有一質量為m，電阻也足R的金屬棒ab從MN處由靜止釋放，經一定時間到達導軌

13、上最低點OO，此時速度為v(1)指出金屬棒ab從MN到OO的過程中，通過小電珠的電流方向和金屬棒ab的速度大小變化情況(2)求金屬棒ab到達OO時，整個電路的瞬時電功率；(3)求金屬棒ab從MN到OO的過程中，小電珠上產生的熱量18.（14分）如圖4-46所示，一半徑為r的圓形導線框內有一勻強磁場，磁場方向垂直于導線框所在平面，導線框的左端通過導線接一水平放置的平行金屬板，兩板間的距離為d。板長為l。t=0時，磁場的磁感應強度B從B0開始均勻增大，同時，在板的左端且非?？拷?的位置有一質量為m，帶電量為一q的液滴以初速度v0水平向右射入兩板間，該液滴可視為質點 (1)要使該液滴能從兩板問射出；

14、磁感應強度隨時間的變化率K應滿足什么條件? (2)要使該液滴能從兩板問右端的中點射出，磁感應強度B與時間t應滿足什么關系?專題四 電磁感應與力學綜合1A 2B3B 4ABC 5AD 6B 7C 8D 9A 10C 11(1)如圖448所示 (2)BCD12(1)甲 A1 V1 R1 (2)第四步有錯誤，應該是先斷開開關S2，再斷開S113物體剛要離開地面時，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即mg=BILl 其中 感應電流由變化的磁場產生所以由上述兩式可得14(1)由能量守恒： (2)進入磁場0.5 m時切割磁感線的有效長度感應電動勢在磁場內的圓弧長度為線圈總長的

15、內電阻外電路電阻(3)F安=BIL 15(1)ef邊移出磁場而cd邊尚未移出磁場過程中電路中感應電動勢的產生僅由回路cdfe的磁通量變化而產生，故等效電路如圖449，由電磁感應定律得： 電路中感應電動勢ab與cd并聯(lián)電阻干路中電流(2)cd邊剛移出磁場而ab邊尚未移出磁場的過程中等效電路如圖450，電路中感應電動勢cd與ef并聯(lián)電阻ab中的電流即為干路電流A=0.5A (3)如圖449，ab邊受安培力Fa=BIall 此安培力對ab做功W1=Fal1 如圖450，ab邊受安培力Fa=BIal 2 此安培力對ab做功W2=Fal2 而W=W1+W2 故W=Blll2(Ia+Ia)=0.5

16、5;0.5×0.6×(0.167 +0.5)J=0.10 J16(1)設某時刻ab的速度為v 則感應電動勢E=BLv 電流強度 棒受安培力 則由牛頓第二定律得 當a=0時，有 (2)設t時刻棒的加速度為a，速度為v，產生的電動勢為E，(t+t)(t0)時刻，棒的速度為 (v+v)，電動勢為E，則E=Blv，E=BL(v+v) t內流過棒截面的電荷量q=C(EE)=CBLv 電流強度， 棒受的安培力 由牛頓第二定律，t時刻對棒有 即 故，故棒做勻加速直線運動 當t=4 s時， 曲能量守恒：17(1)由右手定則可以判定ab棒中產生的感應電動勢和感應電流的方向從a到b，通過燈泡的

17、電流方向從N到M，ab棒運動之初，由于曲棒切割速度較小，回路中產生的感應電動勢和感應電流較小，ab受到安培力較小而重力沿軌道切線的分力較大，故曲棒所受合力(切線方向)較大，切向加速度較大，速度大小變化較快隨ab棒下滑速度的增加，回路中感應電動勢，感應電流，曲所受安培力逐漸增大，而重力沿軌道切線方向的分力逐漸減小，ab棒沿軌道切線方向的合力減小，切向加速度減小，速度增大較慢特別當ab運動至接近軌道最低點時，重力沿軌道切線方向的分力趨近于零，肯定小于安培力，故其切線方向的合力必和速度方向相反，即ab棒運動至最低點前肯定存在減速過程可見ab棒從釋放至運動到最低點時的過程中，速度大小應先增大后減小(2)(3)由能的轉化和守恒定律，得整個回路產