《2010年高中物理电磁感应滑轨类问题分类精析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2010年高中物理电磁感应滑轨类问题分类精析（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、591up 有效学习（http:/ ）一、选择题一、选择题一）、单棒滑一）、单棒滑1如图所示，足够长的两条光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中，磁场垂直于导轨所 在平面，金属棒可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一定值电阻，其他电阻不计。现将金ab属棒沿导轨由静止向右拉，第一次保持拉力恒定，经时间后金属棒1t速度为，加速度为，最终金属棒以速度做匀速运动，第二次保v1av2持拉力的功率恒定，经时间后金属棒速度也为，加速度为，最2tv2a终也以做匀速运动，则（ BD ）v2A B C D12tt 2t1t122aa aa322如图所示，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导线所在平面，当棒下
2、滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为，除灯泡外，其它电阻不计，ab0P要使灯泡的功率变为，下列措施正确的是（ AC ）02PB把磁感应强度 B 增为原来的 2 倍A换一个电阻为原来 2 倍的灯泡C换一根质量为原来倍的金属棒2D把导轨间的距离增大为原来的 23如图所示，线圈 ABCD 在匀强磁场中，沿导线框架向右匀速运动，除电阻 R 以外，其 余电阻不计，则：（B）A因穿过 ABCD 的磁通量不变，所以 AB 和 CD 中无感应电流B因穿过回路 EFGH 的磁通量变化，所以 AB 和 CD 中有感应电流C磁场方向改变，则 AB 和 CD 中无感应电流D磁场方向改变为与线圈平面平行，则 AB 和 C
3、D 中有感应电流 4如图所示，一足够长的“n”形导体框架，宽度为 L，其所在平面与水平 面垂直，电阻可以忽略不计设匀强磁场与导体框架的平面垂直，磁感应强度为 B有一 根导体棒 ab 跨放在框架上，由静止释放导体棒沿框架竖直滑下，且始终保持水平，它与框 架间摩擦力为 f，如图所示，导体棒质量为 m，有效电阻 R，则 ab 中感应电流的方向是： （B）A. ba B. ab C. 不存在 D. 无法确定 5上题中 ab 下滑过程中，加速度大小的变化是：（B）A由小变大 B由大变小C时大时小 D不变 6第 14 题中 ab 下滑的最大速度等于：（A）A. B. C. D. 22)( LBRfmg 2
4、2LBmgR22)( LBRfmg 22LBfR7第 14 题中 ab 以最大速度下滑时消耗的电功率等于：（A） abBabGRH ab591up 有效学习（http:/ ）A. B. C. D. 222)( LBRfmg 2222LBRgm222)( LBRfmg 222LBRf8如图所示，水平放置的 U 形导电框架上接有电阻 R，导线 ab 能在框架上无摩擦地滑 动，竖直向上的匀强磁场竖直穿过框架平面，当 ab 匀速向右移动时，以下判断错误的是： （D）A导线 ab 除受拉力作用外，还受到磁场力的作用Bab 移动速度越大，所需拉力也越大Cab 移动速度一定，若将电阻增大些，则拉动 ab 的
5、力可小 些D只要使 ab 运动并达到某一速度后，撤去外力，ab 也能在 框架 上维持匀速直线运动 9（海淀区高三年级第一学期期末练习）（海淀区高三年级第一学期期末练习）8A如图 11 所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成 角，两 导轨上端用一电阻 R 相连，该装置处于匀强磁场中，磁场 方向垂直轨道平面向上。质量为 m 的金属杆 ab，以初速 度 v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度 h 后又返回到 底端。若运动过程中，金属杆保持与导轨垂直且接触良好， 并不计金属杆 ab 的电阻及空气阻力，则（ ） A上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大 B上滑过程通过电阻 R 的电量比下滑过程多 C上滑过程
6、通过电阻 R 产生的热量比下滑过程多 D上滑过程的时间比下滑过程长 答案：C 10（海淀区高三年级第一学期期末练习）（海淀区高三年级第一学期期末练习）8B如图 12 所示，一质量为 m 的金属杆 ab，以一定的初速度 v0从一光滑平行金属轨道的底端向 上滑行，轨道平面与水平面成 角，两导轨上端用一电 阻相连，磁场方向垂直轨道平面向上，轨道与金属杆 ab 的电阻不计并接触良好。金属杆向上滑行到某一高度 h 后又返回到底端，在此过程中 （ ） A整个过程中合外力的冲量大小为 2mv0 B下滑过程中合外力所做的功等于电阻 R 上产生 的焦耳热C下滑过程中电阻 R 上产生的焦耳热小于mghmv2 02
7、1D整个过程中重力的冲量大小为零 答案：C 11如图 13 所示，平行金属导轨与水平面成 角，导轨与两相同的固定电阻 R1和 R2 相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒 ab，质量为 m，导体棒的电阻 R =2R1 ， 与导轨之间的动摩擦因数为 ，导体棒 ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为 v 时，固定电 阻 R1消耗的热功率为 P, 此时 （ ） A整个装置因摩擦而产生的热功率为 mgcos v B 整个装置消耗的机械功率为 mgcos v 图 11habRv0图 12habRB图 13591up 有效学习（http:/ ） F1F2abcdMNC导体棒受到的安培力的大小为 VP8D
8、导体棒受到的安培力的大小为 VP10答案：AD二）、双棒滑二）、双棒滑1在匀强磁场中平行的两根金属轨道 MN，其电阻不计，ab.cd 两根导体滑杆与导轨接 触良好，其电阻 RabF2 UabUcd B. F1=F2 Uab=Ucd C. F1F2 Uab=Ucd D. F1=F2 UabUcd 1414（石景山区（石景山区20082008-20092009学年第一学期期末考试试卷）学年第一学期期末考试试卷） 四）、联系实际四）、联系实际 1铁路上使用种电磁装置向控制中心传输信号以确 定火车的位置和速度，被安放在火车首节车厢下面的磁铁 能产生匀强磁场，如图所示（俯视图） 当它经过安放在两 铁轨间
9、的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接 收当火车以恒定速度通过线圈时，表示线圈两端的电压 Uab随时间变化关系的图像是：答案：答案：C C二、计算题二、计算题一）、单棒滑一）、单棒滑1如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与圆弧部分平滑连接，两导轨间 距为 L，导轨的水平部分有 n 段相同的匀强磁场区域（图中的虚线范围），磁场方向竖直 向上，磁场的磁感应强度为 B,磁场的宽度为 s，相邻磁场区域的间距也为 s，、大于 L，磁 场左、右两边界均与导轨垂直现有一质量为 m，电阻为 r，边长为 L 的正方形金属框， 由圆弧导轨上某高度处静止释放，金属框滑上水平导轨，在水平导轨上滑行一段时间进
10、人 磁场区域，最终线框恰好完全通过 n 段磁场区域地球表面处的重力加速度为 g，感应电 流的磁场可以忽略不计，求： (1)刚开始下滑时，金属框重心离水平导轨所在平面的高度； (2)整个过程中金属框内产生的电热； (3)金属框完全进人第 k(kn)段磁场区域前的时刻，金属框中的电功率到控制中心到控制中心591up 有效学习（http:/ ）解：(1)设金属框在进入第一段匀强磁场区域前的速度为 v0，金属框在进入和穿出第一段匀强磁场区域的过程中，线框中产生平均感应电动势为,tBLE22平均电流为（不考虑电流方向变化），rtBL rEI22由动量定理得，0132012,mvmvrLBmvmvLtIB
11、同理可得,21232 mvmvrLBL,22332 mvmvrLB整个过程累计得。mrLnBvmvrLBn3200322,02金属框沿斜面下滑机械能守恒，则。2 021mvmgh 226422 02 2grmLBn gvh(2）金属框中产生的热量 Q=mgh=。26422 mrLBn(3)金属框穿过第(k-1)个磁场区域后，由动量定理得金,2) 1(0132 mvmvrLBkk属框完全进入第 k 个磁场区域的过程中，由动量定理得 ,132kkmvmvrLB解得mrLBknvk32) 122(功率。328622) 122()( rmLBkn rBLvPk 2平行轨道 PQ、MN 两端各接一个阻值
12、 R1=R2 =8 的电热丝，轨道间距 L=1 m,轨道 很长，本身电阻不计，轨道间磁场按如图所示的规律分布，其中每段垂直纸面向里和向外 的磁场区域宽度为 2 cm，磁感应强度的大小均为 B=1 T，每段无磁场的区域宽度为 1 cm， 导体棒 ab 本身电阻 r=1，与轨道接触良好，现让 ab 以 v=10 m/s 的速度向右匀速运 动求：591up 有效学习（http:/ ）(1)当 ab 处在磁场区域时，ab 中的电流为多大？ab 两端的电压为多大？ab 所受磁场力 为多大？ (2)整个过程中，通过 ab 的电流是否是交变电流？若是，则其有效值为多大？并画出通 过 ab 的电流随时间的变化
13、图象解：(1)感应电动势 E=BLv=10 V,ab 中的电流 I= =2 A,rRE 12ab 两端的电压为 U=IR12=8 V, ab 所受的安培力为 F=BIL=2 N，方向向左(2）是交变电流，ab 中交流电的周期 T=2+ 2=0. 006 s，由交流电有效值的定义，vd1 vd2可得 I2R(2)=2RT，即。vd1有效IAI362有效通过 ab 的电流随时间变化图象如图所示3如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为 B 的匀强磁 场中有两条光滑固定的平行金属导轨 MN、PQ，导轨足够长，间 距为 L，其电阻不计，导轨平面与磁场垂直，ab、cd 为两根垂直 于导轨水平放置的金属棒，
14、其接入回路中的电阻分别为 R，质量 分别为 m，与金属导轨平行的水平细线一端固定，另一端与 cd 棒的中点连接，细线能承受的最大拉力为 T，一开始细线处于伸直状态，ab 棒在平行导轨 的水平拉力 F 的作用下以加速度 a 向右做匀加速直线运动，两根金属棒运动时始终与导轨 接触良好且与导轨相垂直 (1)求经多长时间细线被拉断？ (2)若在细线被拉断瞬间撤去拉力 F,求两根金属棒之间距离增量x 的最大值是多少？ 解：(1)ab 棒以加速度 a 向右运动，当细线断时，ab 棒运动的速度为 v，产生的感应电 动势为 E= BLv, 回路中的感应电流为 I= E/2R, cd 棒受到的安培力为 FB=BIL, 经 t 时间细线被拉断，得 FB=T,v=at, 联立解得 t=2RT/(B2 L2a).591up 有效学习（http:/ ）(2）细线断后，ab 棒做减速运动，cd 棒做加速运动，两棒之间的距离增大，当两棒达 相同速度而稳定运动时，两棒之间的距离增量x 达到最大值，整个过程回路中磁通量v的变化量为= BLx，由动量守恒定律得 mv=2m,v回路中感应电动势的平均值为,tE1回路中电流的平均值 I= El /2R, 对于 cd 棒，由动量定理得 BIL=m,t
