- 电磁学
- 共4057题
7.如图所示,M、N为同一水平面内的两条平行长导轨,左端串接电阻R,金属杆ab垂直导轨放置,杆和导轨的电阻不计,且杆与导轨间无摩擦,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆ab施加一个与杆垂直的水平方向的恒力F,使杆从静止开始运动。在运动过程中,杆的速度大小为v,R上消耗的总能量为E,则下列关于v、E随时间变化的图象可能正确的是( )
正确答案
解析
导体棒在运动的过程中,F-F安=ma,F安=BIL,E=BLV,I=E/R随时间改变,V增大,I增大,F安增大,a减小,所以A正确,B错误。R上消耗的总能量为E=I2Rt,所以D正确,C错误。
考查方向
本题主要考查闭合线圈切割磁感线问题
解题思路
结合牛顿第二定律,以及闭合线圈切割磁感线相应规律求解
易错点
忽约了安培力的作用
知识点
17.如图24所示,PQ和MN是固定于水平面内间距L=1.0m的平行金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。两相同的金属棒ab、cd放在轨道上,运动过程中始终与轨道垂直,且接触良好,它们与轨道形成闭合回路。已知每根金属棒的质量m=0.20kg,每根金属棒位于两轨道之间部分的电阻值R=1.0Ω;金属棒与轨道间的动摩擦因数μ=0.20,且与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处在竖直向上、磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中。取重力加速度g=10m/s2。
(1)在t=0时刻,用垂直于金属棒的水平力F向右拉金属棒cd,使其从静止开始沿轨道以a=5.0m/s2的加速度做匀加速直线运动,求金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动;
(2)若用一个适当的水平外力F′向右拉金属棒cd,使其达到速度v1=20m/s沿轨道匀速运动时,金属棒ab也恰好以恒定速度沿轨道运动。求:
①金属棒ab沿轨道运动的速度大小;
②水平外力F′的功率。
正确答案
(1)1.0s;
(2)①15m/s;②16W。
解析
试题分析:(1)设金属棒cd运动t时间金属棒ab开始运动,
根据运动学公式可知:此时金属棒cd的速度
金属棒cd产生的电动势,通过金属棒的电流
金属棒ab所受安培力
金属棒ab开始运动时刻,
解得:t=1.0s
(2)①设金属棒cd以速度v1=20m/s沿轨道匀速运动时,金属棒ab沿轨道匀速运动的速度大小为v2。
此时通过ab、cd两金属棒的电流
金属棒ab所受安培力
解得:v2=15m/s
②以金属棒cd为研究对象,其所受水平外力F′、滑动摩擦力Ff以及安培力FA3三个力的合力为零。
即:;其中FA3=FA2
解得:水平外力F′的功率P=F′v1=16W
考查方向
解题思路
当用力拉动cd时,cd棒切割磁感线,电路中产生感应电流,电流通过ab棒,它受到安培力的作用,当安培力的大小等于摩擦力时,ab开始运动;当外力拉cd使之匀速运动时,如果ab也匀速运动,二者的速度大小是不同的,电路中有电流产生。
易错点
忽略反电动势
知识点
6.如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架。除bc段电阻为R,其余电阻均不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑,下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于垂直框面的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合S后,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
答案有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全对的得3分,有选错的得0分。
设导轨间距为l,则闭合开关后ef做切割磁感线运动的速度为v时产生的感应电动势大小为E=Blv,感应电流I的方向由右手定则可知为e→f,受到的安培力,方向竖直向上。对ef受力分析可得mg-F=ma,得到
,所以,若闭合开关时安培力小于重力,ef做加速度减小,速度增大的变加速运动;当闭合开关时安培力等于重力,则ef一直做匀速直线运动;而闭合开关时若安培力大于重力,则ef做加速度减小,速度减小的变速运动,最终达到安培力与重力平衡而匀速运动,至于ef的最大加速度则取决于闭合开关的时刻,有可能闭合开关时安培力的大小大于2mg而导致加速度大小大于g。
综上分析可知,金属杆ef下滑的过程中可能做的运动为变加速运动或者是匀速运动,而不会是加速度不变的匀变速运动,故A选项错误,B选项正确,然而ef杆最终的运动状态均为与重力平衡时的匀速运动,其速度、感应电流和感应电动势的大小都是相同的,故而匀速运动时电流的功率也是一样的,所以C选项错误。当ef所受安培力与重力相等时,由能量守恒定律可知,ef杆减少的重力势能会完全转化为电阻R的热量,而动能不变,故D选项正确。
考查方向
法拉第电磁感应定律与力学问题、能量问题的综合运用。
解题思路
由ef的运动得到感应电动势E,继而求出感应电流I,再根据牛顿运动定律得出加速度a,最后再根据能量守恒定律得出结论。
易错点
对“电源”ef受力分析不准确造成无法得到准确的运动情况和能量关系。
知识点
10.用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(rR)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中,圆环的圆心始终在N极的轴线上,圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v,忽略电感的影响,则
正确答案
解析
由右手定则可知选项A正确;由左手定则或楞次定律可知选项B错误;由牛顿第二定律得 ①,又
②,
③,由以上各式可得选项C错误;当圆环匀速下落时有最大速度,即
④,由式②③④可得,选项D正确。
考查方向
本题考察了右手定则、左手定则、楞次定律、牛顿第二定律和平衡条件。
解题思路
利用右手定则判断感应电流方向;利用左手定则或楞次定律来判断安培力方向;通过分析圆环的运动及受力情况,利用牛顿第二定律求解加速度;通过分析圆环的受力和运动情况,确定并求解最大速度。
易错点
因漏画重力而错选C
知识点
7.如图所示,铁芯上有两个线圈A和B.线圈A跟电源相连,LED(发光二极管,具有单向导电性)M和N并联后接线圈B两端.图中所有元件均正常,则( )
正确答案
解析
S闭合瞬间,A线圈中产生一个向上的磁场,导致线圈B中也产生同样方向的磁场,继而由互感产生感应电流,由楞次定律可知,闭合S瞬间,B中的感应电流方向由a流入,b流出,此时M亮,N不亮;S闭合电路稳定后,A、B线圈中的磁通量不变,将不会有感应电流产生;S断开瞬间产生一个与S闭合瞬间相反的感应电流,N亮,M不亮。所以A、B、C三个选项正确。
考查方向
解题思路
S闭合与断开的瞬间,A、B线圈中的磁通量发生改变,有感应电流产生,根据楞次定律分别判断闭合与断开瞬间感应电流的方向,结合发光二极管的单向导电性判断M、N的亮与不亮即可。
易错点
线圈在铁芯上的绕向看错导致电流方向判断错误,恒定电流稳定后不会产生磁通量的变化,进而不会产生持续的感应电流,只有在开关闭合和打开的瞬间才有感应电流产生。
知识点
16.如图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够长。现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域.若以逆时针方向为电流的正方向,在选项图中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( )
正确答案
解析
线框从左向右匀速运动的过程中,若假设运动速率为v,则
①在线框未完全进入前(0,a)区间内:i==
,感应电流的大小是一个关于时间t的一次函数,根据楞次定律可以判定感应电流的方向为逆时针;
②线框完全进入至第二区域磁场前(a,2a)的过程中,i=,感应电流的大小依然增大,且大于①阶段大小,但是由楞次定律可知,电流方向相反;
③线框开始穿出磁场区域的过程,类比②可知,感应电流大小增大,方向为正方向,综上C正确。
考查方向
解题思路
由楞次定律判断感应电流方向,结合法拉第电磁感应定律判定感应电流大小。
易错点
忽略题目正方向规定
知识点
如图所示,宽L=2m、足够长的金属导轨MN和M′N′放在倾角为θ=30°的斜面上,在N和N′之间连接一个R=2.0Ω的定值电阻,在AA′处放置一根与导轨垂直、质量m=0.8kg、电阻r=2.0Ω的金属杆,杆和导轨间的动摩擦因数μ=,导轨电阻不计,导轨处于磁感应强度B=1.0T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连,滑轮与杆之间的连线平行于斜面,开始时小车位于滑轮正下方水平面上的P处(小车可视为质点),滑轮离小车的高度H=4.0m。启动电动小车,使之沿PS方向以v=5.0m/s的速度匀速前进,当杆滑到OO′位置时的加速度a=3.2m/s2,AA′与OO′之间的距离d=1m,求:
16.中,通过电阻R的电量q;
17.OO′时的速度大小;
18.杆在OO′时,轻绳的拉力大小;
19.上述过程中,若拉力对杆所做的功为13J,求电阻R上的平均电功率。
正确答案
(1) (4分)
解析
由法拉第电磁感应定律可知,平均感应电动势为: ,
代入数据,可得:.
考查方向
法拉第电磁感应定律;电量;
解题思路
由法拉第电磁感应定律求出感应电动势、由欧姆定律求出电流、由电流定义式的变形公式求出电荷量.
易错点
关键根据电量公式结合法拉第电磁感应定律解答.
教师点评
本题考查了法拉第电磁感应定律;电量,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与闭合电路欧姆定律等知识点交汇命题.
正确答案
3m/s (4分)
解析
根据题意由几何关系: 解得:
杆的速度等于小车速度沿绳方向的分量,由运动合成与分解的知识得:
考查方向
运动的合成和分解
解题思路
根据题意由几何关系求出当杆滑到OO'时轻绳与水平方向的夹角,根据速度合成与分解的知识解答.
易错点
关键是求出当杆滑到OO'时轻绳与水平方向的夹角.
教师点评
本题考查了运动的合成和分解,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与牛顿第二定律、动能定理等知识点交汇命题.
正确答案
12.56N(4分)
解析
杆在OO′时,杆受的摩擦力
杆受的安培力代入数据,可得
根据牛顿第二定律:
解得:
考查方向
牛顿第二定律
解题思路
杆在OO′时,对杆进行受力分析,根据牛顿第二定律解答.
易错点
关键是正确对杆进行受力分析,依牛顿第二定律列式.
教师点评
本题考查了牛顿第二定律,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与匀变速直线运动规律的综合运用等知识点交汇命题.
正确答案
2.0W (6分)
解析
根据动能定理:
解出,电路产生总的电热
那么,R上的电热
此过程所用的时间
R上的平均电功率
考查方向
功能关系;功率;
解题思路
根据能量转化关系求出电路上产生的总热量,根据电路连接进而求出电阻上产生的热量,根据功率公式求出电阻上的平均功率.
易错点
关键是求出总热量后根据串并联电路关系得出电阻R上的热量.
教师点评
本题考查了功能关系、功率,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理等知识点交汇命题.
图甲为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像。足够长光滑金属轨道电阻不计,宽度为L=0.2m,倾角为 θ=300。轨道上端连接的定值电阻的阻值为R=0.9Ω,金属杆MN的电阻为r=0.1Ω,质量为m=1kg。在轨道区域加一垂直轨道平面向下、磁感强度为B=0.5T的匀强磁场,让金属杆在沿道平面向下、大小随时间变化的拉力F作用下由静止开始下滑,计算机显示出如图乙所示的I-t图像,(I0=0.2A,t0=1s)设杆在整个运动过程中与轨道垂直。试求:
14.金属杆的速度v随时间变化的关系式;
15.拉力F随时间变化的关系式;
16.金属杆从静止开始下滑t=2s时间,在定值电阻R上产生的焦耳热为Q=90J,则拉力做的功W是多少。
正确答案
(7分)
解析
由乙图可得电流为
对金属杆由法拉第电磁感应定律有
对闭合电路由欧姆定律有
解得:
考查方向
闭合电路欧姆定律;法拉第电磁感应定律
解题思路
由乙图得出电流I与t的关系式,由法拉第电磁感应定律表示出电动势,结合闭合电路欧姆定律求出金属杆的速度v随时间变化的关系式.
易错点
关键由计算机信息找到I与t的关系,结合法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律分析.
正确答案
F=0.5+0.2t (5分)
解析
金属杆的下滑运动是匀加速直线运动,其加速度为 a=2 m/s2,由安培力公式及牛顿第二定律有F + mgsinθ - BIL= ma,解得:F=0.5+0.2t
考查方向
牛顿第二定律
解题思路
以金属杆为研究对象,进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程,找到F与t的关系.
易错点
关键对金属杆进行受力分析依牛顿第二定律列方程.
正确答案
700 J(6分)
解析
金属杆从静止开始下滑2s时间,下滑的距离为
此时的速度为 v=at= 4 m/s
这一过程中闭合电路消耗的电能(焦耳热)为
由能量守恒定律有
解得:W=700 J
考查方向
匀变速直线运动的公式;能量守恒定律
解题思路
由运动学公式求出从静止开始下滑2s时间的距离,由闭合电路欧姆定律结合能量守恒定律求出拉力做的功.
易错点
关键理解金属杆下滑过程中能量之间的转化.
如图所示,足够长的导轨MN、PQ分别水平放置且位于同一竖直平面内,其间有垂直导轨平面水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B=4T,长度为L=4m、电阻为r=lΩ的导体棒CD垂直导轨放置,在外力作用下,导轨以vL=4. 5m/s的速度水平向右匀速运动,电阻R1 =4Ω,R2=12Ω,R3=16Ω电容为C=0.2μF的平行板电容器的两极板A、B与水平面的夹角θ=37°,两极板A、B间的距离d= 0.4m,板间有一个传动装置,绝缘传送带与极板平行,皮带传动装置两轮轴心相距L= 5m,传送带逆时针匀速转动,其速度v=4m/s.现有一个质量m=0. lkg、电荷量q=+0. 02C的工件(视为质点,电荷量保持不变)轻放在传送带底端,同时开关
S闭合,电路瞬间能稳定下来,不计其余电阻,工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0. 25,g=
10m/s2,sin37°= 0.6,cos37°=0.8.求:
14.开关S闭合后,电容器所带电量.
15.工件从传送带底端运动到顶端过程中
因摩擦所产生的热量.
正确答案
Q=9.6×10-6C
解析
E=BLVL=72V;U出=R外●E/R总=64V;
所以UAB=U出●R2/(R1+R2)=48V;
所以Q=CUAB=9.6×10-6C
考查方向
闭合电路欧姆定律以及电容器的电容。
解题思路
根据闭合电路欧姆定律求出电容器两端电压,再根据电容定义式求解。
易错点
输出电压与电源电动势的区别
教师点评
本问考察内容比较难,属于中难题。
正确答案
FN=mgcos37°+UABq/d=3.2N
f=μFN=0.8N
a=(f-mgsin37°)/m=2m/s2
t=2S
Δx=4m
Q=f●Δx=3.2J
解析
FN=mgcos37°+UABq/d=3.2N
f=μFN=0.8N
a=(f-mgsin37°)/m=2m/s2
t=2S
Δx=4m
Q=f●Δx=3.2J
考查方向
受力分析以及摩擦生热的计算
解题思路
先求正压力,即支持力,求出摩擦进而求出合外力,通过牛二求出加速度,速度,位移差,最终求摩擦生热
易错点
摩擦力做功与摩擦生热区别
教师点评
本题考察属于难题,受力分析在电容器中,容易分析错。
16.如图所示,水平虚线MN的上方有一垂直纸面向里的匀强磁场,矩形导线框abcd从MN下方某处以V0的速度竖直上抛,向上运动高度H后垂直进入匀强磁场,此过程中导线框的ab边始终与边界MN平行。不计空气阻力,在导线框从抛出到速度减为零的过程中,以下四个图像中可能正确反映导线框的速度与时间的关系的是
正确答案
解析
线框进入磁场前做竖直上抛运动,是匀减速直线运动,其v-t图象是向下倾斜的直线;进入磁场后,产生感应电流,除重力外,还要受到向下的安培力,根据牛顿第二定律有:mg+FA=ma,其中FA=BIL,,
解得:,故进入磁场后做加速度减小的减速运动,故图线逐渐水平,故C正确,ABD错误;
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势; 通电直导线在磁场中受到的力——安培力; 牛顿第二定律
解题思路
线框进入磁场前做竖直上抛运动,是匀减速直线运动;进入磁场后,产生感应电流,除重力外,还要受到向下的安培力,根据牛顿第二定律列式求解出加速度的变化情况后,再分析v-t图象.
易错点
v-t图线的斜率表示加速度,关键对导体框进行受力分析,依据牛顿第二定律找出a的表达式分析.
知识点
如图所示,两金属杆AB和CD长均为L,电阻均为R,质量分别为3m和m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。在金属杆AB下方距离为h处有高度为H(H>h)的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与回路平面垂直,此时,金属杆CD刚好处于磁场的下边界。现从静止开始释放金属杆AB,经过一段时间下落到磁场的上边界,加速度恰好为零,此后便进入磁场,求金属杆AB:
38.进入磁场前流过的电量;
39.释放瞬间每根导线的拉力;
40.由静止释放到离开磁场区域过程中的速度-时间图像,并辅以必要的分析说明.
正确答案
解析
AB向下运动过程中,CD棒切割产生感应电动势
流过AB杆的电量
考查方向
电磁感应中的能量转化
解题思路
AB进入磁场前,CD棒切割磁感线,产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律求解流过AB杆的电量;
易错点
AB进入磁场前,只有CD棒切割磁感线。
正确答案
解析
根据牛顿第二定律得
对AB棒:3mg-2T=3ma
对CD棒:2T-mg=ma
联立解得,
考查方向
电磁感应中的能量转化
解题思路
释放瞬间,CD没有速度,电路中没有感应电流产生,CD不受安培力作用,根据牛顿第二定律分别对两棒进行研究,求解拉力;
易错点
释放瞬间,CD没有速度,电路中没有感应电流产生,CD不受安培力作用
正确答案
当AB棒下降至距离磁场下边界大于h时,速度,则系统将匀速运动至AB棒离开下边界为h处,之后仅AB棒切割,电动势减小,电流减小,安培力减小,做加速度减小的加速运动,并以
匀速出磁场 如图3所示(2分)
解析
当AB棒下降至距离磁场下边界大于h时,速度,则系统将匀速运动至AB棒离开下边界为h处,之后仅AB棒切割,电动势减小,电流减小,安培力减小,做加速度减小的加速运动,并以
匀速出磁场 如图3所示(2分)
考查方向
电磁感应中的能量转化
解题思路
根据能量守恒分析。
易错点
AB棒离开下边界为h处,之后仅AB棒切割,电动势减小,电流减小,安培力减小,做加速度减小的加速运动。
21.如右图所示,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度v下滑,则关于ab棒下列说法中正确的为 ( )
正确答案
解析
A、根据右手定则判断可知,ab棒中感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知,棒ab所受的安培力方向水平向右,故A正确;
B、若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等,ab棒可能匀速下滑,故B正确;
C、刚下滑瞬间产生的感应电动势为 E=BLvcosθ,故C错误;
D、根据能量守恒定律得知,若ab棒匀速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和;若ab棒加速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和;若ab棒减速下滑,其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和,所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能,故D错误.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;通电直导线在磁场中受到的力——安培力;能量守恒定律
解题思路
先根据右手判断出ab棒中感应电流方向,再根据左手定则判断出安培力的方向;根据公式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角;根据能量守恒定律分析重力势能的减小量和内能的增加量的关系.
易错点
掌握感应电动势的一般表达式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角.
知识点
21.如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度V下滑,则ab棒
正确答案
解析
A、根据右手定则判断可知,ab棒中感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知,棒ab所受的安培力方向水平向右,故A正确;
B、若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等,ab棒可能匀速下滑,故B正确;
C、刚下滑瞬间产生的感应电动势为 E=BLvcosθ,故C错误;
D、根据能量守恒定律得知,若ab棒匀速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和;若ab棒加速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和;若ab棒减速下滑,其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和,所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能,故D错误.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;通电直导线在磁场中受到的力——安培力
解题思路
先根据右手定则判断出ab棒中感应电流方向,再根据左手定则判断出安培力的方向;根据公式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角;根据能量守恒定律分析重力势能的减小量和内能的增加量的关系.
易错点
掌握感应电动势的一般表达式E=BLvsinα,α是导体棒的速度与磁场方向的夹角.
知识点
8.磁悬浮列车的运动原理如图所示,在水平面上有两根很长的平行直导轨,导轨间有与导轨垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2,B1和B2相互间隔,导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度5m/s沿导轨向右匀速运动时,金属框也会沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0.4m,两种磁场的宽度均为L2,L2=ab,B1=B2=B=1.0T。金属框的质量m=0.1kg,电阻R=2.0Ω。设金属框受到的阻力与其速度成正比,即f=kv,比例系数k=0. 08 kg/s。则下列说法正确的是 ()(全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分。)
正确答案
解析
A选项:线框的两个长边L1均切割磁感线,E=2BL1(v磁场-v)=2.4V
B选项:动力为安培力,阻力f=kv
F安=4B2L12(v磁场-v)/R
所以a=F合/m=8m/s2.
C选项:当F安=f时,线框匀速运动,所以v=4m/s
D选项:P1=fv;P2=E2/R;P=P2+P2=1.6W
考查方向
电磁驱动,求解动生电动势产生的安培力大小,再受力分析求解平衡和加速度(牛二);P=Fv
解题思路
A选项:线框的两个长边L1均切割磁感线,E=2BL1(v磁场-v)=2.4V
B选项:动力为安培力,阻力f=kv
F安=4B2L12(v磁场-v)/R
所以a=F合/m=8m/s2.
C选项:当F安=f时,线框匀速运动,所以v=4m/s
D选项:P1=fv;P2=E2/R;P=P2+P2=1.6W
易错点
两个边切割磁感线;最后功率为电功率与机械功率之和。
教师点评
本题考察比较综合,要求学生具有良好的运动分析能力,而且必须细心。
知识点
电阻不计的平行金属导轨相距L,与总电阻为2R的滑动变阻器、板间距为d的平行板电容器和开关S连成如图所示的电路。磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨所在的平面。电阻为R的金属棒ab与导轨垂直,接触良好,并紧贴导轨匀速移动。合上开关S,当滑动变阻器触头P在中点时,质量为m、电量为+q的带电微粒从平行板电容器中间位置水平射入,微粒在两板间做匀速直线运动;当P移至C时,相同的带电微粒以相同的速度从同一位置射入两板间,微粒穿过两板的过程中动能增加。重力加速度为g。求:
26.ab运动的方向及其速度大小;
27.当P移至C时,微粒穿过两板的过程中,电场力对微粒做的功W。
正确答案
(6分)
解析
微粒做匀速直线运动时,电场力与重力平衡,则电场力方向竖直向上,上极板带负电,ab中感应电流方向由a与b,由右手定则判断知ab向左运动.对微粒,由平衡条件有:
得电容器板间电压为:
由得ab产生的感应电动势为:
,由E=BLv得:
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
微粒做匀速直线运动时,电场力与重力平衡,分析电容器板间电场方向,确定金属棒产生的感应电流方向,由右手定则判断其运动方向.由平衡条件求电容器板间电压,得到金属棒产生的感应电动势,再由E=BLv求金属棒的速度.
易错点
关键分析带电粒子在匀强电场中的受力情况,由带电粒子做直线运动的条件求解.
正确答案
(5分)
解析
当P移至C时,板间电压为:
微粒穿过两板的过程中,由动能定理得:
(qE电-mg)h=△Ek.
又
得:
故电场力对微粒做的功为:W=qE电h=4△Ek
考查方向
带电粒子在匀强电场中的运动
解题思路
当P移至C时,由电路知识求出电容器板间电压.此时微粒在电场中做类平抛运动,由动能定理求出偏转距离,再求电场力做功.
易错点
粒子在电场中做类平抛,关键应用动能定理列式求解.
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