2020屆高考物理第一輪復習 電磁感應和交變電流課堂練習二 新人教版

2020屆高考物理第一輪復習電磁感應和交變電流課堂練習二 1．如圖所示，單匝矩形閉合導線框abcd全部處于磁感應強度為B的水平勻強磁場中，線框面積為S，電阻為R。線框繞與cd邊重合的豎直固定轉(zhuǎn)軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動，線框中感應電流的有效值I= 。線框從中性面開始轉(zhuǎn)過的過程中，通過導線橫截面的電荷量q= 。 2．在“用DIS研究通電螺線管的磁感應強度”的實驗中，應 將螺線管接入電源后放置在水平桌面上，調(diào)節(jié)磁傳感器的高度，使磁傳感器的探管正好在螺線管的 上。啟動“繪圖”功能后，在顯示屏上可觀察到B—d圖線，如圖所示,請根據(jù)圖像寫出實驗結果： 。 3．（10分） 發(fā)電機轉(zhuǎn)子是匝數(shù)n=100，邊長L=20cm的正方形線圈，置于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，繞著垂直磁場方向的軸以ω=100π（rad／s）的角速度轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)到線圈平面與磁場方向垂直時開始計時．線圈的電阻r=1Ω，外電路電阻R=99Ω．試求： （1）寫出交變電流瞬時值表達式； （2）外電阻上消耗的功率； （3）從計時開始，線圈轉(zhuǎn)過過程中，通過外電阻的電荷量是多少? 4．如圖所示，在磁感強度B= 2T的勻強磁場中，有一個半徑r=0.5m的金屬圓環(huán)．圓環(huán)所在的平面與磁感線垂直．OA是一個金屬棒，它沿著順時針方向以20rad／s的角速度繞圓心O勻速轉(zhuǎn)動．A端始終與圓環(huán)相接觸OA棒的電阻R=0.1Ω，圖中定值電阻R1=100Ω，R2=4Ω，電容器的電容C=100pF．圓環(huán)和連接導線的電阻忽略不計，求： （1）電容器的帶電量．哪個極板帶正電． （2）電路中消耗的電功率是多少？ 5．如圖甲所示，不計電阻的U形光滑導軌框架水平放置，框架中間有豎直方向的勻強磁場，導軌間距為1m,有一導體棒ab橫放在框架上， 其質(zhì)量為m＝0.1kg，電阻R＝4歐，現(xiàn)用輕繩拴住導體棒，輕繩一端通過定滑輪繞在電動機轉(zhuǎn)軸上，另一端通過定滑輪與質(zhì)量為M＝0.3kg的物體相連，電動機的內(nèi)阻為r＝0.1歐，接通電路后，電壓表的讀數(shù)恒為U=8V，電流表的讀數(shù)恒為I=1A，電動機牽引原來靜止的導體棒ab在U形光滑導軌框架水平向右運動，其運動情況如圖乙所示（g=10m/s2）。求： （1）磁感應強度的大?。? （2）導體棒在變速運動階段產(chǎn)生的熱量。 6．）[2020·四川卷T24] 如圖1－9所示，間距l(xiāng)＝0.3 m的平行金屬導軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)．在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應強度B1＝0.4 T、方向豎直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場．電阻R＝0.3 Ω、質(zhì)量m1＝0.1 kg、長為l 的相同導體桿K、S、Q分別放置在導軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點，K、Q桿可沿導軌無摩擦滑動且始終接觸良好．一端系于K桿中點的輕繩平行于導軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2＝0.05 kg的小環(huán)．已知小環(huán)以a＝6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動．不計導軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長．取g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求： (1)小環(huán)所受摩擦力的大小； (2)Q桿所受拉力的瞬時功率． 參考答案 1．（1）， 【解析】本題考查交變流電的產(chǎn)生和最大值、有效值、平均值的關系及交變電流中有關電荷量的計算等知識。 電動勢的最大值，電動勢的有效值，電流的有效值； 2．軸線，通電螺線管內(nèi)部的磁場是勻強磁場，兩極是非勻強磁場。 3．（10分） 解析：（1）電動勢的最大值：Um=nBωL2=200π=628（V），根據(jù)閉合電路歐姆定律得： Im==6.28A，故交變電流瞬時值表達式為：i=6.28sin100πt． （2）因電流的有效值I=，由P=I2R得外電阻上的消耗功率：P=（）2R=1.95×103W． （3）從計時開始到線圈轉(zhuǎn)過過程中，平均感應電動勢由得：， 而平均電流： ，所以通過外電阻的電荷量：q=C． 4．解析： （l）畫出等效電路圖，如圖所示．導體棒OA產(chǎn)生感應電動勢：V， A，則C。 根據(jù)右手定則，感應電流的方向由O→A，但導體棒切割磁感 線相當于電源，在電源內(nèi)部電流從電勢低處流向電勢高處．故A點電勢高于O點電勢．又由于電容器上板與A點相接即為正極，同理電容器下板由于與O相接為負極． （2）電路中消耗的電功率P消=I2（R+R2）=5W，或P消=IE=5W。 易錯點悟：不能正確求解轉(zhuǎn)動型導體棒的電動勢。 5．解：（1）根據(jù)乙圖可知，經(jīng)過t＝1秒時，桿ab移動s＝1m后做勻速直線運動，根據(jù)1秒時圖線斜率可知 勻速運動速度為 v＝2m/s 勻速運動時安培力對ab桿做功瞬時功率為： 勻速時系統(tǒng)功率關系滿足 UI=Mgv+I2r+ 代入數(shù)據(jù)解有 B＝1T （2）根據(jù)乙圖可知，加速階段經(jīng)歷時間1秒，M上升高度等于桿ab移動距離 h＝s＝1m 加速階段滿足功能關系 UIt=Mgh+I2rt++ Q 代入數(shù)據(jù)解有 Q＝3.2 J 6．【解析】 (1)設小環(huán)受到力的摩擦力大小為f，由牛頓第二定律，有m2g－f＝m2a① 代入數(shù)據(jù)，得f＝0.2 N② (2)設通地K桿的電流為I1，K桿受力平衡，有f＝B1I1l ③ 設回路總電流為I，總電阻為R總，有I＝2I1 ④ R總＝R ⑤ 設Q桿下滑速度大小為v，產(chǎn)生的感應電動勢為E，有I＝ ⑥ E＝B2lv ⑦ F＋m1gsinθ＝B2Il ⑧ 拉力的瞬時功率為P＝Fv ⑨ 聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)得P＝2 W⑩