20xx届高三物理一轮复习全案:3.1磁场及其描述(选修3-1)
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1.磁场、磁感应强度、磁感线
2.通电电流导线和通电线圈周围磁场的方向
3.安培力、安培力的方向
4.匀场磁场中的安培力
5.洛伦兹力、洛伦兹力方向
6.洛伦兹力公式
7.带电粒子在匀强磁场中的运动
8.质谱仪和回旋加速器
说明:(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形
1.考查磁场的基本概念,如磁感线、磁感应强度、磁通量等,一般以选择题的形式出现
2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡,运动类问题,以非选择题的形式考查居多
3.带电粒子在匀场磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹等
4.带电粒子在复合场中的运动问题,以及分析解决电磁式电表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题,几乎是每年高考考查的重点,常以计算题的形式出现。
【考纲知识梳理】
一、磁场磁感应强度
1、磁场:
(1)基本特性:对放入磁场中的(磁极、电流、运动的电荷)有力的作用,它们的相互作用通过磁场发生。
(2)方向:磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。
2、磁感应强度:
(1)表示磁场强弱的物理量
(2)大小:B=F/IL
(3)方向:;是小磁针静止时N极的指向
3、磁通量
(1)概念:磁感应强度B与垂直磁场方1m长的通电导线,通过1A的电流,受到的磁场力为1N,则该处的磁感应强度就是1T
D、磁场中某处的B的方向跟电流在该处受到磁场力F的方向相同
解析:A选项根据磁感应强度的定义A选项对。
B选项通电导线(电流I)与磁场平行时,磁场力为零。B7.(09年宁夏卷)16.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160V,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(A)
A.1.3m/s,a正、b负B.2.7m/s,a正、b负
C.1.3m/s,a负、b正D.2.7m/s,a负、b正
【考点精题精练】1下列关于电场和磁场的说法中正确的是()(A)电场线和磁感线都是封闭曲线(B)电场线和磁感线都是不封闭曲线(C)通电导线在磁场中一定受到磁场力的作用(D)电荷在电场中一定受到电场力的作用
答案:D2如图所示,在长直导线中有稳恒电流I通过,导线正下方电子以初速度v平行于电流的方向射入,则电子将()A.沿路径a运动,轨迹半径是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小
答案:B3关于电场和磁场的概念,以下说法正确的是()A.电荷放入电场中某区域内的任意位置,电荷受到的电场力都相同,则该区域内的电场不一定是匀强电场B.放入电场中某位置的电荷受到的电场力不为零,则该位置的电场强度一定不为零C.电荷在磁场中某位置受到的磁场力为零,则该位置的磁感应强度一定为零D.一小段通电导体在磁场中某位置受到的磁场力为零,则该位置的磁感应强度一定为零
答案:B4匀强磁场中放入一通电导线,长10cm,电流为5A,所受安培力为0.5N,则磁感应强度大小可能为()
A.1TB.0.01TC.0.25TD.2T
答案:AD5如图所示为一个质量为m、带电量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向右初速度v0,在以后的运动过程中,圆环克服摩擦力所做的功可能为:A.0B.C.D.无法确定
答案:ABC6如右图所示,在一匀强磁场中一U型导体框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可以在ab、cd上无摩擦地滑动,杆ef及线框中导体的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则()A.ef将减速向右运动,但不是匀减速B.ef将匀速向右运动,最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将做往复运动
答案:A(提示:ef所受安培力阻碍其向右运动,而目是变力。)
7如图6所示,直角三角形通电闭合线圈ABC处于匀强磁场中,磁场垂直纸面向里,则线圈所受磁场力的合力为()
A、大小为零;B、方向竖直向上
C、方向竖直向下;D、方向垂直纸面向里。
答案:A
一名合格的教师要充分考虑学习的趣味性,高中教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助高中教师更好的完成实现教学目标。高中教案的内容具体要怎样写呢?下面是由小编为大家整理的“高考物理基础知识要点复习恒定电流”,但愿对您的学习工作带来帮助。
20xx届高三物理一轮复习全案:第二章恒定电流单元复习(选修3-1)
【单元知识网络】
【单元归纳整合】
【单元强化训练】
1利用双金属片温度传感器,可以控制电熨斗的温度,图7为电熨斗结构图,关于其控制温度的原理,下列说法正确的有()
A.双金属片上层的膨胀系数应小于下层
B.常温下(温度较低时),两个触点间应该始终是断开的
C.熨烫棉麻衣物时需要较高的温度,因而要向下旋转调温旋钮
D.在较高温度工作时,若突然断开电源,两触点也会接着断开
答案C
2、精测试仪的工作原理如图所示,其中P是半导体型酒精气体传感器,该传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度C成正比,R0为定值电阻.以下关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象,正确的是()
A
3、图所示,四个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑动触头P向左端移动时,下面说法中正确的是()
A.伏特表V1的渎数减小,安培表A1的读数增大
B.伏特表V1的读数增大,安培表A1的读数减小
C.伏特表V2的读数减小,安培表A2的读数增大
D.伏特表V2的读数增大,安培表A2的读数减小
答案:BC
4、如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为,在原、副线圈电路中分别接有阻值相同的电阻。交变电源电压为,则下列说法中正确的是
A.电阻两端的电压之比为
B.通过电阻的电流之比为
C.电阻上消耗的电功率之比为
D.电阻上消耗的电功率之比为
答案C
5、如图所示的电路中,各个电键均闭合,且k2接a,现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动.则应该()
A.将k1断开
B.将k2掷在b
C.将k2掷在c
D.将k3断开
答案:AC
6、如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道上端用一电阻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,滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是:
A.金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多
B.金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于mv02
C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能不一定相等
D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的热量
答案:ABD
7、如图所示电路中,电源内阻不可忽略,A、B两灯均正常发光,R为一滑动变阻器,P为滑动片,若将滑动片向下滑动,则
A.A灯变亮B.B灯变亮
C.R1上消耗功率变大D.总电流变小
8如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,平行板电容器两金属板水平放置,开关S是闭合的,两板间一质量为m、电量为q的油滴恰好处于静止状态,G为灵敏电流计。则以下说法正确的是()
A.在将滑动变阻器滑片向上移动的过程中,油滴向上加速
运动,G中有从b到a的电流
B.在将滑动变阻器滑片向下移动的过程中,油滴向下加速
运动,G中有从b到a的电流
C.在将滑动变阻器滑片向上移动的过程中,油滴仍然静止,
G中有从a到b的电流
D.在将S断开后,油没仍保持静止状态,G中无电流通过
9.如图所示电路中,三只灯泡原来都正常发光,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,下面判断正确的是(AD)
A.L1和L3变暗,L2变亮
B.LI变暗,L2变亮,L3亮度不变
C.L1中电流变化值大于L3中电流变化值
D.Ll上电压变化值小于L2上的电压变化值
10.如图所示的电路,闭合开关S后,a、b、c三盏灯均能发光,电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些,三盏灯亮度变化的情况是(B)
A.a灯变亮,b灯和c灯变暗
B.a灯和c灯变亮,b灯变暗
C.a灯和c灯变暗,b灯变亮
D.a灯和b灯变暗,c灯变亮
11、如图20所示,电源电动势E=6V,电源内阻不计.定值电阻R1=2.4kΩ、R2=4.8kΩ.
⑴若在ab之间接一个C=100μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上所带的电量;
⑵若在ab之间接一个内阻RV=4.8kΩ的电压表,求电压表的示数.
解析:⑴设电容器上的电压为Uc.
电容器的带电量解得:Q=4×10-4C
⑵设电压表与R2并联后电阻为R并
则电压表上的电压为:解得:=3V
12、在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求:
(1)求螺线管中产生的感应电动势;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,求电阻R1的电功率;
(3)S断开后,求流经R2的电量。
解:(1)根据法拉第电磁感应定律
求出E=1.2(V)
(2)根据全电路欧姆定律
根据
求出P=5.76×10-2(W)
(3)S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q
电容器两端的电压U=IR2=0.6(V)
流经R2的电量Q=CU=1.8×10-5(C)
一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备,作为高中教师就要根据教学内容制定合适的教案。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动,帮助高中教师能够井然有序的进行教学。那么,你知道高中教案要怎么写呢?小编收集并整理了“高考物理基础知识要点复习静电场”,欢迎您参考,希望对您有所助益!
20xx届高三物理一轮复习全案:第1章静电场(选修3-1)
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1.如图所示,a、b、c是一条电场线上的三点,电场线的方向由a到c,a、b间距离等于b、c间距离,用φa、φb、φc和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和场强,可以判定()
A.φa>φb>φcB.Ea>Eb>Ec
C.φa–φb=φb–φcD.Ea=Eb=Ec
答案:A(只有一条电场线,不能确定具体的电场,无法比较电场强弱及两点间的电势差)
2.如图所示,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用,该电荷由A点移到B点,动能损失了0.1J,若A点电势为V,则()
A.B点电势为零
B.电场线方向向左
C.电荷运动的轨迹可能是图中曲线a
D.电荷运动的轨迹可能是图中曲线b
答案:ABD(正电荷从A点移到B点,动能减少,电场力做负功,电势能增加,电势升高,UBA=V=10V=φB-φA.得φB=0.电荷所受电场力方向向左,轨迹为曲线b.)
3.如图所示,细线拴一带负电的小球,球处在竖直向下的匀强
电场中,使小球在竖直平面内做圆周运动,则()
A.小球不可能做匀速圆周运动
B.当小球运动到最高点时绳的张力一定最小
C.小球运动到最低点时,球的线速度一定最大
D.小球运动到最低点时,电势能一定最大
答案:D当mg=qE时可以做匀速圆周运动,最高点和最低的向心力是拉力、重力和电场力的合力
4.如图所示,虚线a、b、c是电场中的三个等势面,相邻等势面间的电势差相同,实线为一个带电的质点在仅受电场力作用下,通过该区域的运动轨迹,P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是()
A.三个等势面中,等势面a的电势最高
B.带电质点一定是从P点向Q点运动
C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小
答案:BD(质子由高电势向低电势运动,动能增加,电势能减少;由动能定理得,BD正确。)
5、一平行板电容器的电容为C,两板间的距离为d,上板带正电,电量为Q,下板带负电,电量也为Q,它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连,小球的电量都为q,杆长为l,且ld。现将它们从很远处移到电容器内两板之间,处于图示的静止状态(杆与板面垂直),在此过程中电场力对两个小球所做总功的大小等于多少?(设两球移动过程中极权上电荷分布情况不变)()
A.B.0
C.D.
答案:D
6、如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时,该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合;②充电后将K断开;两种情况下,下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是()
A.①情况下,可以通过上移上极板M实现
B.①情况下,可以通过上移下极板N实现
C.②情况下,可以通过上移上极板M实现
D.②情况下,可以通过上移下极板N实现
答案:B
7、几种混合带电粒子(重力不计),初速为零,它们从同一位置经一电场加速后,又都垂直场方向进入另一相同的匀强电场,设粒子刚出偏转电场时就打在荧光屏上.且在荧光屏上只有一个光点,则到达荧光屏的各种粒子()
A、电量一定相等B、荷质比一定相等
C、质量一定相等D、质量、电量都可能不等
答案:D
8、如图,一带负电的油滴,从坐标原点O以速率V0射入水平的匀强电场,V0方向与电场方向成θ角,已知油滴质量m,测得他在电场中运动到最高点p时的速率恰好为V0.设P点的坐标为(XPYP),则应有()
A、XP0
B、XP0
C、XP=0
D、条件不足,无法判断
答案:A
9、如图所示,虚线a,b,c代表电场中的三个等差等势面,实线为一带正电的微粒只在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P和Q是这条轨迹上两个点,P,Q相比()
A.P点的电势高
B.带电微粒通过P点时的加速度大
C.带电微粒通过P点时的速度大
D.带电微粒在P点时的电势能较大
答案:ABD
10、如图所示,一电子沿等量异种电荷的中垂线由A→O→B匀速运动,电子重力不计,则电子除受电场力外,所受的另一个力的大小和方向变化情况是()
A.先变大后变小,方向水平向左
B.先变大后变小,方向水平向右
C.先变小后变大,方向水平向左
D.先变小后变大,方向水平向右
答案:B
11、一带电小球悬挂在平行板电容器内部,闭合电键S,电容器充电后,悬线与竖直方向夹角为φ,如图所示。下列做法中能使夹角φ减小的是()
A.保持电键闭合,使两极板靠近一些;
B.保持电键闭合,使滑线变阻器滑片向右移动;
C.保持电键闭合,使两极板分开一些;
D.打开电键,使两极板靠近一些。
答案:C
12、在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场,其电场线分布如图所示,有一带负电的微粒,从上边区域沿平行电场线方向以速度v0匀速下落,并进入下边区域(该区域的电场足够广),在下图所示的速度一时间图象中,符合粒子在电场内运动情况的是(以v0方向为正方向)
答案:C
13、如图所为一匀强电场,某带电粒子从A点运动到B点。在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J,电场力做的功为1.5J。则下列说法正确的是()
A.粒子带负电
B.粒子在A点的电势能比在B点少1.5J
C.粒子在A点的动能比在B点少3.5J
D.粒子在A点的机械能比在B点少1.5J
答案:D(提示:电势能的改变决定于电场力做功,动能变化决定于台外力做功.机械能的变化决定于重力之外的力做功。)
14、传感器是自动控制设备中不可缺少的元件,已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域。如图4所示为几种电容式传感器,其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是()
答案:C
15、三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒,从水平放置的平行带电金属板左侧以相同速度V0垂直电场线方向射入匀强电场,分别落在带正电荷的下板上的a、b、c三点,如图10所示,下面判断正确的是()
A、落在a点的颗粒带正电,c点的带负电,b点的不带电;
B、落在a、b、c点颗粒在电场中的加速度的关系是aaabac;
C、三个颗粒在电场中运动的时间关系是tatbtc;
D、电场力对落在c点的颗粒做负功。
答案:BD
16、环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其工作原理的示意图如图所示。正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向射入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B。两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而在碰撞去迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法中正确的是()
A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大
B.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小
C.对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小
D.对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变
答案:BC
17、(20xx北京东城区二模)如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成的角倾斜固定。细杆的一部分处在场强方向水平向右的匀强电场中,场强E=2×104N/C。在细杆上套有一个带电量为q=-1.73×105C、质量为m=3×10-2kg的小球。现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点。已知AB间距离,g=10m/s2。求:
(1)带电小球在曰点的速度vB;
(2)带电小球进入电场后滑行最大距离x2;
(3)带电小球从A点滑至C点的时问是多少?
解析:(1)小球在AB段滑动过程中,由机械能守恒
可得(6分)
(2)小球进入匀强电场后,在电场力和重力的作用下,由牛顿定律可得加速度a2
小球进入电场后还能滑行到最远处C点,BC的距离为
(6分)
(3)小球从A到B和从B到C的两段位移中的平均速度分别为
小球从A到C的平均速度为
可得
18、(20xx北京市崇文区二模)如图所示,在绝缘的水平面上,相隔2L的,4B两点固定有两个电量均为Q的正点电荷,G、O、D是AB连线上的三个点,O为连线的中点,CO=OD=。一质量为m、电量为q的带电物块以初速度v0从c点出发沿AB连线向B运动,运动过程中物块受到大小恒定的阻力作用,但在速度为零时,阻力也为零。当物块运动到O点时,物块的动能为初动能的n倍,到达D点刚好速度为零,然后返回做往复运动,直至最后静止在O点。已知静电力恒量为k,求:
(1)AB两处的点电荷在c点产生的电场强度的大小;
(2)物块在运动中受到的阻力的大小;
(3)带电物块在电场中运动的总路程。
解:(1)(5分)设两个正点电荷在电场中C点的场强分别为E1和E2,在C点的合场强为EC
…………1分
…………1分
…………1分
…………2分
(2)(5分)带电物块从C点运动到D点的过程中,先加速后减速。AB连线上对称点
,电场力对带电物块做功为零。设物块受到的阻力为由动能定理
…………3分
…………2分
(3)(8分)设带电物块从C到O点电场力做功为W电,电动能定理
…………2分
…………2分
设带电物块在电场中运动的总路程为S,由动能定理
…………2分
…………2
20、(20xx北京市西城区二模)如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,电压U时,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以水平速度v0从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B问的水平距离为L。不计重力影响。求
(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间t;
(2)A、B问竖直方向的距离y;
(3)带电粒子经过B点时速度的大小v。
(1)带电粒子在水平方向做匀速直线运动,
从A点运动到B点经历的时间(4分)
(2)带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动
板间场强大小(2分)
加速度大小(2分)
A、B间竖直方向的距离(2分)
(3)带电粒子从A点运动到B点过程中,根据动能定理得
(2分)
而(2分)
解得带电粒子在B点速度的大小(2分)
20xx届高三物理一轮复习全案:第五章电磁感应单元复习(选修3-2)
【单元知识网络】
【单元归纳整合】
一、电磁感应中的“双杆问题”
电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。
下面对“双杆”类问题进行分类例析
1、“双杆”向相反方向做匀速运动:当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速
当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。
3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。
“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动,另一杆在安培力作用下做加速运动,最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。
4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。
“双杆”在不等宽导轨上同向运动时,两杆所受的安培力不等大反向,所以不能利用动量守恒定律解题。
【单元强化训练】
1、直导线ab放在如图所示的水平导体框架上,构成一个闭合回路.长直导线cd和框架处在同一个平面内,且cd和ab平行,当cd中通有电流时,发现ab向左滑动.关于cd中的电流下列说法正确的是()
A.电流肯定在增大,不论电流是什么方向
B.电流肯定在减小,不论电流是什么方向
C.电流大小恒定,方向由c到d
D.电流大小恒定,方向由d到c
解析:ab向左滑动,说明通过回路的磁通量在减小,通过回路的磁感应强度在减弱,通过cd的电流在减小,与电流方向无关.
答案:B
2、如图所示,四根等长的铝管和铁块(其中C中铝管不闭合,其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()
A.tAtB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tCtA=tB=tDD.tC=tAtB=tD
解析:A中闭合铝管不会被磁铁磁化,但当磁铁穿过铝管的过程中,铝管可看成很多圈水平放置的铝圈,据楞次定律知,铝圈将发生电磁感应现象,阻碍磁铁的相对运动;因C中铝管不闭合,所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象,磁铁做自由落体运动;铁块在B中铝管和D中铁管中均做自由落体运动,所以磁铁和铁块在管中运动时间满足tAtC=tB=tD,A正确.
答案:A
3、
(20xx陕西省西安市统考)如图所示,Q是单匝金属线圈,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连,P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈.若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()
解析:在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大,即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大,则螺线管中电流变大,单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大,所加磁场的磁感应强度的变化率变大,即B—t图线的斜率变大,选项D正确.
答案:D
4、如图9-2-16中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()
A.由c到d,I=Br2ω/RB.由d到c,I=Br2ω/R
C.由c到d,I=Br2ω/(2R)D.由d到c,I=Br2ω/(2R)
解析:金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动,其产生的感应电动势大小为E=Br2ω/2,由右手定则可知其方向由外指向圆心,故通过电阻R的电流I=Br2ω/(2R),方向由d到c,故选D项.
答案:D
5、(20xx山东省烟台市一模)如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中.一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直于P、Q放在导轨上,导体棒ef与P、Q导轨之间的动摩擦因数为μ.质量为M的正方形金属框abcd,边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,线框的a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框上半部分处在大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B,方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力.现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动计时,悬挂线框的细线拉力T随时间的变化如图乙所示,求:
(1)t0时间以后通过ab边的电流
(2)t0时间以后导体棒ef运动的速度
(3)电动机的牵引力功率P
解:(1)以金属框为研究对象,从t0时刻开始拉力恒定,故电路中电流恒定,设ab边中电流为I1,cd边中电流为I2
由受力平衡:………(2分)
由图象知……………………………(1分)
,I1=3I2……………………(1分)
由以上各式解得:………………(2分)
(2)设总电流为I,由闭合路欧姆定律得:
…………………………………(2分)
………………………………………(1分)
………………………………………(1分)
I=I1+I2=I1=…………………………(2分)
解得:…………………………(2分)
(3)由电动机的牵引功率恒定P=Fv
对导体棒:……………(2分)
解得:……(2分)
6、(20xx山东省东营市一模)如图甲所示,两平行金属板的板长不超过0.2m,板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示,在金属板右侧有一左边界的MN、右边无界的匀强磁场。磁感应强度B=0.01T;方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度,沿两板间的中线平行金属板射入电场中,磁场边界MN与中线垂直。已知带电粒子的比荷,粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计。
(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的。试说明这种处理能够成立的理由。
(2)设t=0.1S时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,求该带电粒子射出电场时的速度大小。
(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d的变化范围。
(1)带电粒子在金属板间的运动时间①
得,(或t时间内金属板间电压变化,变化很小)②
…………2分
故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的…………2分
(2)t=0.1s时刻偏转电压
带电粒子沿两板间的中线射入电场恰从平行金属板边缘飞出电场,电场力做功
③…………2分
由动能定理:④…………2分
代入数据可得V=1.414×103m/s⑤…………2分
(3)设某一任意时刻射出电场的粒子速度为v,速度方向与水平方向的夹角为,则
⑥…………2分
粒子在磁场中有⑦…………2分
可得粒子进入磁场后,在磁场中做圆周运动的半径
由几何关系⑧…………2分
可得:d=20m,故d不随时间而变化。…………2分
7、(20xx天津市六校高三第三次联考)如图所示,两根间距为L的金属导轨MN和PQ,电阻不计,左端向上弯曲,其余水平,水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场I,右端有另一磁场II,其宽度也为d,但方向竖直向下,磁场的磁感强度大小均为B。有两根质量均为m的金属棒a和b与导轨垂直放置,a和b在两导轨间的电阻均为R,b棒置于磁场II中点C、D处,导轨除C、D两处(对应的距离极短)外其余均光滑,两处对棒可产生总的最大静摩擦力为棒重力的K倍,a棒从弯曲导轨某处由静止释放。当只有一根棒作切割磁感线运动时,它速度的减小量与它在磁场中通过的距离成正比,即∝。试求:
(1)若b棒保持静止不动,则a棒释放的最大高度h0。
(2)若将a棒从高度小于h0的某处释放,使其以速度v0进入磁场I,结果a棒以的
速度从磁场I中穿出,求在a棒穿过磁场I过程中通过b棒的电量q和两棒即将相碰时b棒上的电功率Pb。
(3)若将a棒从高度大于h0的某处释放,使其以速度v1进入磁场I,经过时间t1后a棒从磁场I穿出时的速度大小为,求此时b棒的速度大小,在如图坐标中大致画出t1时间内两棒的速度大小随时间的变化图像。
解:(1)a棒从h0高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械守恒,有
………………2分
a棒刚进入磁场I时…………1分
此时感应电流大小…………2分
此时b棒受到的安培力大小…………1分
依题意,有F=Kmg…………2分
求得………………1分
(2)由于a棒从小于进入h0释放,因此b棒在两棒相碰前将保持静止。
流过电阻R的电量
又………………2分
所以在a棒穿过磁场I的过程中,通过电阻R的电量
………………2分
将要相碰时a棒的速度…………2分
此时电流………………1分
此时b棒电功率………………1分
(3)由于a棒从高度大于h0处释放,因此当a棒进入磁场I后,b棒开始向左运动。由于每时每刻流过两棒的电流强度大小相等,两磁场的磁感强度大小相等,所以两棒在各自磁场中都做变加速运动,且每时每刻两棒的加速大小均相同,
所以当a棒在t1时间内速度改变时,b棒速度大小也相应改变了,即此时b棒速度大小为………………2分
两棒的速度大小随时间的变化图像大致右图所示…………2分
8、(20xx安徽省合肥市高三第一次教学质量检测)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上,大小为B0,用电阻率为ρ、横截面积为S的导线做成的边长为的正方形线圈abcd水平放置,为过ad、bc两边中点的直线,线圈全部都位于磁场中。现把线圈右半部分固定不动,而把线圈左半部分以为轴向上转动60°,如图中虚线所示。
(1)求转动过程中通过导线横截面的电量;
(2)若转动后磁感应强度随时间按B=B0+kt变化(k为常量),求出磁场对方框ab边的作用力大小随时间变化的关系式。
(1)线框在翻折过程中产生的平均感应电动势
①1分
在线框产生的平均感应电流②1分
③1分
翻折过程中通过导线某横截面积的电量④1分
联立①②③④解得:⑤1分
(2)若翻折后磁感应强度随时间按B=B0+kt变化,在线框中产生的感应电动势大小
⑥1分
在线框产生的感应电流⑦1分
导线框ab边所受磁场力的大小为⑧1分
联立⑥⑦⑧解得:⑨1分20xx届高三物理一轮复习全案:第五章电磁感应单元复习(选修3-2)
【单元知识网络】
【单元归纳整合】
一、电磁感应中的“双杆问题”
电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。
下面对“双杆”类问题进行分类例析
1、“双杆”向相反方向做匀速运动:当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速
当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。
3.“双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。
“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动,另一杆在安培力作用下做加速运动,最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。
4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。
“双杆”在不等宽导轨上同向运动时,两杆所受的安培力不等大反向,所以不能利用动量守恒定律解题。
【单元强化训练】
1、直导线ab放在如图所示的水平导体框架上,构成一个闭合回路.长直导线cd和框架处在同一个平面内,且cd和ab平行,当cd中通有电流时,发现ab向左滑动.关于cd中的电流下列说法正确的是()
A.电流肯定在增大,不论电流是什么方向
B.电流肯定在减小,不论电流是什么方向
C.电流大小恒定,方向由c到d
D.电流大小恒定,方向由d到c
解析:ab向左滑动,说明通过回路的磁通量在减小,通过回路的磁感应强度在减弱,通过cd的电流在减小,与电流方向无关.
答案:B
2、如图所示,四根等长的铝管和铁块(其中C中铝管不闭合,其他两根铝管和铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()
A.tAtB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tCtA=tB=tDD.tC=tAtB=tD
解析:A中闭合铝管不会被磁铁磁化,但当磁铁穿过铝管的过程中,铝管可看成很多圈水平放置的铝圈,据楞次定律知,铝圈将发生电磁感应现象,阻碍磁铁的相对运动;因C中铝管不闭合,所以磁铁穿过铝管的过程不发生电磁感应现象,磁铁做自由落体运动;铁块在B中铝管和D中铁管中均做自由落体运动,所以磁铁和铁块在管中运动时间满足tAtC=tB=tD,A正确.
答案:A
3、
(20xx陕西省西安市统考)如图所示,Q是单匝金属线圈,MN是一个螺线管,它的绕线方法没有画出,Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连,P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈.若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场,发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()
解析:在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态,说明此段时间内穿过线圈的磁通量变大,即穿过线圈的磁场的磁感应强度变大,则螺线管中电流变大,单匝金属线圈Q产生的感应电动势变大,所加磁场的磁感应强度的变化率变大,即B—t图线的斜率变大,选项D正确.
答案:D
4、如图9-2-16中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()
A.由c到d,I=Br2ω/RB.由d到c,I=Br2ω/R
C.由c到d,I=Br2ω/(2R)D.由d到c,I=Br2ω/(2R)
解析:金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动,其产生的感应电动势大小为E=Br2ω/2,由右手定则可知其方向由外指向圆心,故通过电阻R的电流I=Br2ω/(2R),方向由d到c,故选D项.
答案:D
5、(20xx山东省烟台市一模)如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中.一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直于P、Q放在导轨上,导体棒ef与P、Q导轨之间的动摩擦因数为μ.质量为M的正方形金属框abcd,边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,线框的a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框上半部分处在大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B,方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力.现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动计时,悬挂线框的细线拉力T随时间的变化如图乙所示,求:
(1)t0时间以后通过ab边的电流
(2)t0时间以后导体棒ef运动的速度
(3)电动机的牵引力功率P
解:(1)以金属框为研究对象,从t0时刻开始拉力恒定,故电路中电流恒定,设ab边中电流为I1,cd边中电流为I2
由受力平衡:………(2分)
由图象知……………………………(1分)
,I1=3I2……………………(1分)
由以上各式解得:………………(2分)
(2)设总电流为I,由闭合路欧姆定律得:
…………………………………(2分)
………………………………………(1分)
………………………………………(1分)
I=I1+I2=I1=…………………………(2分)
解得:…………………………(2分)
(3)由电动机的牵引功率恒定P=Fv
对导体棒:……………(2分)
解得:……(2分)
6、(20xx山东省东营市一模)如图甲所示,两平行金属板的板长不超过0.2m,板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示,在金属板右侧有一左边界的MN、右边无界的匀强磁场。磁感应强度B=0.01T;方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子连续不断地以速度,沿两板间的中线平行金属板射入电场中,磁场边界MN与中线垂直。已知带电粒子的比荷,粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计。
(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的。试说明这种处理能够成立的理由。
(2)设t=0.1S时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,求该带电粒子射出电场时的速度大小。
(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d的变化范围。
(1)带电粒子在金属板间的运动时间①
得,(或t时间内金属板间电压变化,变化很小)②
…………2分
故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的…………2分
(2)t=0.1s时刻偏转电压
带电粒子沿两板间的中线射入电场恰从平行金属板边缘飞出电场,电场力做功
③…………2分
由动能定理:④…………2分
代入数据可得V=1.414×103m/s⑤…………2分
(3)设某一任意时刻射出电场的粒子速度为v,速度方向与水平方向的夹角为,则
⑥…………2分
粒子在磁场中有⑦…………2分
可得粒子进入磁场后,在磁场中做圆周运动的半径
由几何关系⑧…………2分
可得:d=20m,故d不随时间而变化。…………2分
7、(20xx天津市六校高三第三次联考)如图所示,两根间距为L的金属导轨MN和PQ,电阻不计,左端向上弯曲,其余水平,水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场I,右端有另一磁场II,其宽度也为d,但方向竖直向下,磁场的磁感强度大小均为B。有两根质量均为m的金属棒a和b与导轨垂直放置,a和b在两导轨间的电阻均为R,b棒置于磁场II中点C、D处,导轨除C、D两处(对应的距离极短)外其余均光滑,两处对棒可产生总的最大静摩擦力为棒重力的K倍,a棒从弯曲导轨某处由静止释放。当只有一根棒作切割磁感线运动时,它速度的减小量与它在磁场中通过的距离成正比,即∝。试求:
(1)若b棒保持静止不动,则a棒释放的最大高度h0。
(2)若将a棒从高度小于h0的某处释放,使其以速度v0进入磁场I,结果a棒以的
速度从磁场I中穿出,求在a棒穿过磁场I过程中通过b棒的电量q和两棒即将相碰时b棒上的电功率Pb。
(3)若将a棒从高度大于h0的某处释放,使其以速度v1进入磁场I,经过时间t1后a棒从磁场I穿出时的速度大小为,求此时b棒的速度大小,在如图坐标中大致画出t1时间内两棒的速度大小随时间的变化图像。
解:(1)a棒从h0高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械守恒,有
………………2分
a棒刚进入磁场I时…………1分
此时感应电流大小…………2分
此时b棒受到的安培力大小…………1分
依题意,有F=Kmg…………2分
求得………………1分
(2)由于a棒从小于进入h0释放,因此b棒在两棒相碰前将保持静止。
流过电阻R的电量
又………………2分
所以在a棒穿过磁场I的过程中,通过电阻R的电量
………………2分
将要相碰时a棒的速度…………2分
此时电流………………1分
此时b棒电功率………………1分
(3)由于a棒从高度大于h0处释放,因此当a棒进入磁场I后,b棒开始向左运动。由于每时每刻流过两棒的电流强度大小相等,两磁场的磁感强度大小相等,所以两棒在各自磁场中都做变加速运动,且每时每刻两棒的加速大小均相同,
所以当a棒在t1时间内速度改变时,b棒速度大小也相应改变了,即此时b棒速度大小为………………2分
两棒的速度大小随时间的变化图像大致右图所示…………2分
8、(20xx安徽省合肥市高三第一次教学质量检测)如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上,大小为B0,用电阻率为ρ、横截面积为S的导线做成的边长为的正方形线圈abcd水平放置,为过ad、bc两边中点的直线,线圈全部都位于磁场中。现把线圈右半部分固定不动,而把线圈左半部分以为轴向上转动60°,如图中虚线所示。
(1)求转动过程中通过导线横截面的电量;
(2)若转动后磁感应强度随时间按B=B0+kt变化(k为常量),求出磁场对方框ab边的作用力大小随时间变化的关系式。
(1)线框在翻折过程中产生的平均感应电动势
①1分
在线框产生的平均感应电流②1分
③1分
翻折过程中通过导线某横截面积的电量④1分
联立①②③④解得:⑤1分
(2)若翻折后磁感应强度随时间按B=B0+kt变化,在线框中产生的感应电动势大小
⑥1分
在线框产生的感应电流⑦1分
导线框ab边所受磁场力的大小为⑧1分
联立⑥⑦⑧解得:⑨1分
文章来源:http://m.jab88.com/j/71830.html
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