2010年高中物理专题复习(9)

1电磁感应专题一、考点透视2．电磁感应与电路的综合例题2．在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中放一个半径r0=50cm的圆形导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度ω=103rad/s逆时针匀速转动.圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为R0=0.8Ω，外接电阻R=3.9Ω，如所示，求：（1）每半根导体棒产生的感应电动势.（2）当电键S接通和断开时两电表示数（假定RV→∞，RA→0）.3．电磁感应中的图象问题例题（2008年全国I）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是()24．电磁感应中的能量转化例题3．（07江苏物理卷18题）如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B=1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m，现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω的正方形线框MNOP以v0=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求（1）线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F．（2）线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q．（3）线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n．四、热点分析例题4．如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成30°角固定．N、Q间接一电阻R′=10Ω，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0Ω，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场．现将一条质量m=10g，电阻R=10Ω的金属导线置于导轨上，并保持导线ab水平．已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动．（1）试计算磁感应强度的大小．（2）若某时刻将电键S断开，求导线ab能达到的最大速度．（设导轨足够长）3例题5．如图所示，（a）是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r＝0.1m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布［其右视图如图（b）］．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2T．线圈的电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移随时间变化的规律如图所示时（x取向右为正）：（1）试画出感应电流随时间变化的图象（取逆时针电流为正）．（2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力．（3）求该发电机的功率．（摩擦等损耗不计）例题：将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa，置于倾角为α=37°的斜面上，ab边与斜面的底线MN平行，如图所示．2.0faefcdbcabm，线框总电阻为R=0.02Ω，ab边的质量为m=0.01kg，其余各边的质量均忽略不计，框架可绕过c、f点的固定轴自由转动，现从t=0时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度与时间的关系为B=0.5tT，磁场方向与cdef面垂直．（cos37°=0.8，sin37°=0.6）（1）求线框中感应电流的大小，并在ab段导线上画出感应电流的方向；（2）t为何值时框架的ab边对斜面的压力为零?αBabcdefMN4例题6．在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量为△Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功大小为W2，下列说法中正确的有（）A．在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1B．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒C．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程，有（W1－△Ek）机械能转化为电能D．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为△Ek=W1－W2例题：如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里，宽度为d，磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m，电阻为R的正方形线圈边长为L（Ld），线圈下边缘到磁场上边界的距离为h．将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是v0，则在整个线圈穿过磁场的全过程中（从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场），下列说法中正确的是（）A．线圈可能一直做匀速运动B．线圈可能先加速后减速C．线圈的最小速度一定是mgR／B2L2D．线圈的最小速度一定是Ldhg2例题7．如图所示，abcd为一个闭合矩形金属线框，已知ab长L1=10cm，bc长L2=20cm，内阻R=0.1Ω．图中虚线O1O2为磁场右边界（磁场左边界很远）．它与线圈的ab边平行，等分bc边，即线圈有一半位于匀强磁场之中，而另一半位于磁场之外．磁感线方向垂直于线框平面向里，磁感应强度B=0.1T．线框以ab边为轴以角速度ω=100πrad/s匀速转动，t=0时刻位置如图所示，在图右边的坐标系上定性画出转动过程中线圈内感应电流随时间变化的图象（只要求画出一个周期）．aboOBdctiOO1O2LhdB5八、专题专练一、选择题（共10小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分）1.水平放置的金属框架ｃｄｅｆ处于如图1所示的匀强磁场中，金属棒ａｂ置于光滑的框架上且接触良好，从某时刻开始磁感应强度均匀增加，现施加一外力使金属棒ａｂ保持静止，则金属棒ａｂ受到的安培力是（）Ａ.方向向右，且为恒力B.方向向右，且为变力Ｃ.方向向左，且为变力Ｄ.方向向左，且为恒力2.现将电池组、滑线变阻器、带铁心的线圈Ａ、线圈B、电流计及如下图连接，在开关闭合、线圈Ａ放在线圈Ｂ中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端Ｐ向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以推断（）Ａ.线圈Ａ向上移动或滑动变阻器的滑动端Ｐ向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转Ｂ.线圈Ａ中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转Ｃ.滑动变阻器的滑动端Ｐ匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央Ｄ.因为线圈Ａ、线圈Ｂ的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向3.如图2所示，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中，磁场垂直于导轨所在平面向里，金属棒ａｂ可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻Ｒ，导轨电阻不计，现将金属棒沿导轨由静止向右拉、若保持拉力恒定，当速度为ｖ时，加速度为1a，最终以速度2ｖ做匀速运动；若保持拉力的功率恒定，当速度为ｖ时，加速度为2a，最终也以2ｖ做匀速运动，则（）Ａ.21aaＢ.212aaＣ.213aaＤ.214aa图24.电子感应加速度是利用变化磁场产生的电场来加速电子的。在圆形磁场的两极之间有一环行真空室，用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场，从而在环形室内产生很强的电场，使电子加速，被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动，设法把高能电子引入靶室，横使其进一步加速，在一个半径为ｒ的电子感应加速器中，电子在被加速的ｔ秒内获得的能量为Ｅ，这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的，磁通量从零增加到，则下列说法正确的是（）6Ａ.环形室内的感应电动势为tＢ.电子在被加速的ｔ秒内获得能量为Ｅ而底子要绕行Ee周Ｃ.电子在被加速的ｔ秒内获得能量为Ｅ的过程中，电场力做功为ＥＤ.电子在被加速的ｔ秒内获得能量为Ｅ的过程中，电场力做功为e5.如图3中的甲所示，ａｂｃｄ为导体做成的框架，其平面与水平面成角，质量为ｍ的导体棒ＰＱ与ａｄ、ｂｃ接触良好，回路的总电阻为Ｒ，整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中，磁场的磁感应强度Ｂ随时间ｔ的变化情况如图3中的乙所示（设图甲中Ｂ的方向为正方向）。若ＰＱ始终静止，关于ＰＱ与框架间的摩擦力在0-1t时间内的变化情况，以下对摩擦力变化情况的判断可能的是（）A.一直增大B.一直减小C.先减小后增大D.先增大后减小6.如图4所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ａｂ、ｃｄ与导轨构成矩形回路，导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为Ｒ，回路上其余部分的电阻不计，在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场，开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，导体棒在运动过程中（）Ａ.回路中有感应电动势Ｂ.两根导体棒所受安培力的方向相同C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒Ｄ.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒图47.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量，如图5所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为ｎ，面极为Ｓ，线圈与冲击电流计组成的回路总电阻为Ｒ。若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转1800，冲击电流计测出通过线圈的电量为ｑ，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）Ａ./qRSＢ./qRnSＣ./2qRnS图57Ｄ./2qRS8.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图6所示，线框移出磁场的整个过程（）Ａ.四种情况下流过ａｂ边的电流的方向都相同Ｂ.①图中流过线框的电量与ｖ的大小无关Ｃ.②图中线框的电功率与ｖ的大小成正比Ｄ.③图中磁场力对线框的功与2v成正比图69.弹簧的上端固定，下端挂一根质量为ｍ的磁铁，在磁铁下端放一个固定的闭合金属线圈，将磁铁抬到弹簧原长处由静止开始释放，使磁铁上下振动时穿过线圈。已知弹簧的劲度系数为ｋ，弹簧的伸长量ｘ与弹性势能的关系为22PkxE，则线圈产生的焦耳热的总量是()A.0B.xkmg2)(C.kmg2)(D.2()2mgk10.如图7所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内），现对MN施力使它沿导轨方向以速度v向右做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则()A.,21vBlU流过固定电阻R的感应电流由b到dB.,21vBlU流过固定电阻R的感应电流由d到bC.,vBlU流过固定电阻R的感应电流由b到dD.,vBlU流过固定电阻R的感应电流由d到b二、填空题（共2小题，共30把答案填在题中的横线上）11.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图8所示，在动脉血管左右两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.00ｍｍ，磁场的磁感应强度为0.080Ｔ，电压表测出的电压为0.10ｍＶ，则血流速度大小为ｍ／ｓ（取两位有效数字）图7812.有一个被称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5Ｖ的新干电池，几根导线，开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一同学将电池、镇流器、开关用导线将它们首、尾两位同学两个空着的手相连，如图9所示，在开关通或断时，就会连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是；人有触电感觉时开关是接通还是开关是断开的瞬间，因为。13.如图10所示，水平铜盘半径为r，置于磁感强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕过中心轴以角速度ω做匀速圆周运动，铜盘的中心及边缘处分别用滑片与一理想变压器的原线圈相连，理想变压器原副线圈匝数比为n，变压器的副线圈与一电阻为R的负载相连，则变压器原线圈两端的电压为______________，通过负载R的电流为_