标签: 2019-2020年高考物理冲刺复习物理精练62  
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doc 2019-2020年高考物理冲刺复习 物理精练62 例题:如图所示固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动。此时abed构成一个边长L的正方形,棒电阻r,其余电阻不计。开始时磁感应强度为B。 (1)若以t=0时起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量为k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流I; (2)在上述情况中,棒始终保持静止,当t=t1时需加垂直于棒的水平外力F=? (3)若从t=0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右匀速运动,可使棒中不产生感应电流,则磁感应强度怎样随时间变化? 解析:(1)E==kL2 I==,逆时针方向。 (2)F外=BIL=(B+kt)·L,方向向右。 (3)没有感应电流,故ΔΦ=0,则有 B0L2=BL(L+v t) 所以B= 例题: 如图所示,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力的大小F; ⑵拉力的功率P; ⑶拉力做的功W; ⑷线圈中产生的电热Q ;⑸通过线圈某一截面的电荷量q 。 解:这是一道基本练习题,要注意计算中所用的边长是L1还是L2 ,还应该思考一下这些物理量与速度v之间有什么关系。 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 与v无关 特别要注意电热Q和电荷q的区别,其中与速度无关! 例题:如图所示,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体部分的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm 解:释放瞬间ab只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大,加速度随之减小。当F增大到F=mg时,加速度变为零,这时ab达到最大速度。 由,可得 这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关系:重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程;安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程;合外力(重力和安培力)做功的过程是动能增加的过程;电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到稳定速度后,重力势能的减小全部转化为电能,电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。 进一步讨论:如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键,让ab下落一段距离后再闭合电键,那么闭合电键后ab的运动情况又将如何?(无论何时闭合电键,ab可能先加速后匀速,也可能先减速后匀速,还可能闭合电键后就开始匀速运动,但最终稳定后的速度总是一样的)。 例题:如图所示,有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流,外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何? 解:由于磁感线是闭合曲线,内环内部向里的磁感线条数和内环外部向外的所有磁感线条数相等,所以外环所围面积内(这里指包括内环圆面积在内的总面积,而不只是环形区域的面积)的总磁通向里、增大,所以外环中感应电流磁场的方向为向外,由安培定则,外环中感应电流方向为逆时针。 例题:如图所示,闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程,导体环中的感应电流方向如何? 解:从“阻碍磁通量变化”来看,当条形磁铁的中心恰好位于线圈M所在的水平面时,磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈,而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少,所以此时刻穿过线圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁场方向先下后上,感应电流先顺时针后逆时针。 从“阻碍相对运动”来看,线圈对应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段),把条形磁铁等效为螺线管,该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,感应电流方向应该是先顺时针后逆时针的,与前一种方法的结论相同。 例题:如图所示,O1O2是矩形导线框abcd的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感应电流产生?方向如何? A.将abcd 向纸外平移 B.将abcd向右平移 C.将abcd以ab为轴转动60° D.将abcd以cd为轴转动60° 解:A、C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化,无感应电流产生。B、D两种情况下原磁通向外,减少,感应电流磁场向外,感应电流方向为abcd。 例题:如图所示,当磁铁绕O1O2轴匀速转动时,矩形导线框(不考虑重力)将如何运动? 解:本题分析方法很多,最简单的方法是:从“阻碍相对运动”的角度来看,导线框一定会跟随条形磁铁同方向转动起来。如果不计一切摩擦阻力,最终导线框将和磁铁转动速度无限接近到可以认为相同;如果考虑摩擦阻力,则导线框的转速总比条形磁铁转速小些(线框始终受到安培力矩的作用,大小和摩擦力的阻力矩相等)。如果用“阻碍磁通量变化”来分析,结论是一样的,但是叙述要复杂得多。可见这类定性判断的题要灵活运用楞次定律的各种表达方式。 例题:如图所示,水平面上有两根平行导轨,上面放两根金属棒a、b。 当条形磁铁如图向下移动时(不到达导轨平面),a、b将如何移动? 解:若按常规用“阻碍磁通量变化”判断,则需要根据下端磁极的极性分别进行讨论,比较繁琐。而且在判定a、b所受磁场力时。应该以磁极对它们的磁场力为主,不能以a、b间的磁场力为主(因为它们的移动方向由所受的合磁场的磁场力决定,而磁铁的磁场显然是起主要作用的)。如果注意到:磁铁向下插,通过闭合回路的磁通量增大,由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势,因此S的相应变化应该是阻碍磁通量的增加,所以a、b将互相靠近。这样判定比较起来就简便得多。 例题:如图所示,绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面),a、b将如何移动? 解:根据Φ=BS,磁铁向下移动过程中,B增大,所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势,由于S不可改变,为阻碍增大,导体环应该尽量远离磁铁,所以a、b将相互远离。 例题:如图所示,在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中,放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动? 解:无论条形磁铁的哪个极为N极,也无论是顺时针转动还是逆时针 转动,在转动90°过程中,穿过闭合电路的磁通量总是增大的(条形磁铁内、外的磁感线条数相同但方向相反,在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向相同且增大。而该位置闭合电路所围面积越大,总磁通量越小,所以为阻碍磁通量增大金属棒ab将向右移动。 参考答案