2019-2020年高考物理冲刺复习 物理精练63

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1、2019-2020年高考物理冲刺复习物理精练63例题:如图所示,用丝线将一个闭合金属环悬于O点,虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场,而右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场,会有这种现象吗?解:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出),由于磁通量发生变化,环内一定有感应电流产生。根据楞次定律,感应电流将会阻碍相对运动,所以摆动会很快停下来,这就是电磁阻尼现象。还可以用能量守恒来解释:有电流产生,磁通量不变化,无感应电流,不会阻碍相对运动,摆动就不会很快停下来。就一定有机械能向电能转化

2、,摆的机械能将不断减小。若空间都有匀强磁场,穿过金属环的例题:如图所示,a、b灯分别标有“36V40W”和“36V25W”,闭合电键,调节R,使a、b都正常发光。这时断开电键后重做实验:电键闭合后看到的现象是什么?稳定后那只灯较亮?再断开电键,又将看到什么现象?解:重新闭合瞬间,由于电感线圈对电流增大的阻碍作用,a将慢慢亮起来,而b立即变亮。这时L的作用相当于一个大电阻;稳定后两灯都正常发光,a的额定功率大,所以较亮。这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻);断开瞬间,由于电感线圈对电流减小的阻碍作用,通过a的电流将逐渐减小,a渐渐变暗到熄灭,而ab

3、RL组成同一个闭合回路,所以b灯也将逐渐变暗到熄灭,而且开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib),并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反。这时L的作用相当于一个电源。(若将a灯的额定功率小于b灯,则断开电键后b灯不会出现“闪亮”现象。)例题:如图所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R。从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,(k>0)那么在t为多大时,金属棒开始移动?解:由=kL1L2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也

4、是恒定的,但由于安培力F=BIL∝B=kt∝t,所以安培力将随时间而增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab将开始向左移动。这时有:例题:如图所示,xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向⑵线圈的转动轴与磁感线垂直。如图,矩形线圈的长、宽分别为L1、L2,所围面积为S,向右的匀强磁场的磁感应强度为B,线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动。线圈的ab、cd两边切割磁感线,产生的感应电动势相加可得E=BSω。如果线圈由n匝导线绕制而成,则E=nBSω。从图示位置开始计时,则感应电动势的瞬时值为e=nBSωcosωt。该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关(但是

5、轴必须与B垂直)。实际上,这就是交流发电机发出的交流电的瞬时电动势公式。例题:如图所示,矩形线圈abcd质量为m,宽为d,在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场,磁场上、下边界水平,宽度也为d,线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全过程,产生了多少电热?解:ab刚进入磁场就做匀速运动,说明安培力与重力刚好平衡,在下落2d的过程中,重力势能全部转化为电能,电能又全部转化为电热,所以产生电热Q=2mgd。例题:如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1

6、,长度和导轨的宽均为L,ab的质量为m,电阻为r,开始时ab、cd都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I,在以后的运动中,cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少?解:给ab冲量后,ab获得速度向右运动,回路中产生感应电流,cd受安培力作用而加速,ab受安培力而减速;当两者速度相等时,都开始做匀速运动。所以开始时cd的加速度最大,最终cd的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能,电能又转化为内能。由于ab、cd横截面积之比为2∶1,所以电阻之比为1∶2,根据Q=I2Rt∝R,所以cd上产生的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3

7、。又根据已知得ab的初速度为v1=I/m,因此有:,解得。最后的共同速度为vm=2I/3m,系统动能损失为ΔEK=I2/6m,其中cd上产生电热Q=I2/9m例题:如图所示,水平的平行虚线间距为d=50cm,其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm,线圈质量m=100g,电阻为R=0.020Ω。开始时,线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放,其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取g=10m/s2,求:⑴线圈进入磁场过程中产生的电热Q。⑵线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。⑶线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最

8、小值a。解:⑴由于线圈完

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