高中物理專題200頁(word版)(三)

1 2010高中物理專題總匯高中物理專題總匯 恒定電流恒定電流 例1 一段半徑為D的導(dǎo)線 電阻為0 1 如果把它拉成半徑為D的導(dǎo)線 則 電阻變?yōu)?A 0 2 B 0 4 C 0 8 D 1 6 例2 將四個電阻接入電路 其中R1 R2 R3 R4 則它們消耗的功率 A P1 P2 P3P2 P3 P4 C P3 P4 P1 P2 D P2 P1 P3 c B a b c C ra rb rc D rb ra rc 6 下面幾組器材中 能完成 測定電池的電動勢和內(nèi)電阻 實驗的是 A 一只電流表 一只電壓表 一只變阻器 開關(guān)和導(dǎo)線 B 一只電流表 二只變阻器 開關(guān)和導(dǎo)線 C 一只電流表 一只電阻箱 開關(guān)和導(dǎo)線 D 一只電壓表 一只電阻箱 開關(guān)和導(dǎo)線 7 某一用直流電動機提升重物的裝置 如圖 1 重物的質(zhì)量m 50kg 電源的電動勢 110v 不計電源電阻及各處的摩擦 當(dāng)電動機以V 0 9的恒定速度向上提升重物時 電路中的電流強度I 5A 3 試求電動機線圈的電阻 K V 圖 1 8 如圖 3 所示的電路中 電阻R1 R2 R3的阻值都是1歐姆 R4 R5的阻值都是0 5歐姆ab端輸入電壓U 6v 當(dāng)cd端接伏特表 時 其示數(shù)為多少 a R1 e R4 c U R2 b R3 R5 d f 圖 3 9 如圖 4 所示的電路中 已知電容C 2uF 電源電動勢 12v 內(nèi)電阻不計 R1 R2 R3 R4 1 2 6 3則電容器極上板所帶 的電量為多少 R1 b R2 a c R3 R4 圖 4 10 如下圖 輸入電壓Uab等于某電爐的額定電壓后 當(dāng)將此電爐 額定功率為P0等于400w 接入c d時 電爐實際消耗的功率 為P1 324w 若將兩個這樣的電爐并接在c d間時 兩個電爐 實際消耗的總功率P2為多少 a R0 c m d ad 圖 5 4 Uab R 答案 例1 B 例2 D 例3 B 例4 解 1 P合 P開 25 16 2 r 0 5 E 2V 例5 18 1 8V 2 14W 3 28W 練習(xí) 1 A 2 D 3 BC 4 AD 5 AD 6 ACD 7 分析 由能量守恒 電能通過電流的功轉(zhuǎn)化電熱及重物的機械能 重物動能 不變 只增加重力勢能 I mgV I2 R 代入數(shù)據(jù)可解得 R 4 4 8 解 a R1 e R4 c 分析 因題中R1 R2 R3 R4 R5都很小 且內(nèi)阻 故 可理解為理想伏特 5 U R2 表 此時 當(dāng)cd 間接 時 流 b R3 R5 d 經(jīng)R4 R5的電流為0 且cd間可 f 看做開路 圖 3 UU RRR R UefUV2 321 2 9 解 R1 b R2 分析 此電路的關(guān)系為 R1 R2串聯(lián) R3 R4 串聯(lián) 然后二者并聯(lián)于a a c c 兩點 電容器上的電壓等于Ubd R3 R4 U3 U1 Uab Uab 而U1 U3說明R1上降壓 VU RR R U VU RR R U R 4 8 23 1 1 4 3 3 圖 4 少 電容器上板帶正電 UC U1 U2 4U q CU 8uc 此題中 若bd間接一安培表 則電路關(guān)系變?yōu)镽1與R3并聯(lián) R2與R4 二者再串起來 由電荷守恒可知 IA I1 I2 請自行計算 10 如下圖 輸入電壓Uab等于某電爐的額定電壓后 當(dāng)將此電爐 額定功率為P0等于400w 接入c d時 電爐實際消耗的功率 為P1 324w 若將兩個這樣的電爐并接在c d間時 兩個電爐 實際消耗的總功率P2為多少 a R0 c 分析 如上圖 設(shè)電爐的電阻為R 對于用電器 的問題 只有當(dāng)U U額時 才有P P額 當(dāng)U實 U額時 P實 P額 但通常認(rèn)定 Uab R R不變 已處于高溫狀態(tài) c d間只接 一個電爐時 依題意 d ad 圖 5 6 qrR ab ab U P R R U P 400 324 1 2 0 2 1 當(dāng)c d見并接兩個電爐時 2 R Rcd W R UR r U P ab R ab 5 535 2 1 2 9 1 2 1 2 2 2 400 2 W R Uab 帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在磁場中的運動 例1 磁流體發(fā)電機原理圖如右 等離子體高速從左向右噴射 兩極板間有如圖方 向的勻強磁場 該發(fā)電機哪個極板為正極 兩板間最大電壓為多 少 解 由左手定則 正 負(fù)離子受的洛倫茲力分別向上 向下 所以上極板為正 正 負(fù)極板間會產(chǎn)生電場 當(dāng)剛進入的正負(fù) 離子受的洛倫茲力與電場力等值反向時 達到最大電壓 U Bdv 當(dāng)外電路斷開時 這也就是電動勢E 當(dāng)外電路接通時 極板上的電荷量減小 板間場 強減小 洛倫茲力將大于電場力 進入的正負(fù)離子又將發(fā)生偏轉(zhuǎn) 這時電動勢仍是E Bdv 但路端電壓將小于Bdv 在定性分析時特別需要注意的是 正負(fù)離子速度方向相同時 在同一磁場中受洛倫茲力方向相反 外電路接通時 電路中有電流 洛倫茲力大于電場力 兩板間電壓將小于Bdv 但 電動勢不變 和所有電源一樣 電動勢是電源本身的性質(zhì) 注意在帶電粒子偏轉(zhuǎn)聚集在極板上以后新產(chǎn)生的電場的分析 在外電路斷開時最 終將達到平衡態(tài) 例2 半導(dǎo)體靠自由電子 帶負(fù)電 和空穴 相當(dāng)于帶正電 導(dǎo)電 分為p型和n型兩種 p型中空穴為多數(shù)載流子 n型中自由電子 為多數(shù)載流子 用以下實驗可以判定一塊半導(dǎo)體材料是p型還 B R 7 是n型 將材料放在勻強磁場中 通以圖示方向的電流I 用電壓表判定上下兩個表面的電 勢高低 若上極板電勢高 就是p型半導(dǎo)體 若下極板電勢高 就是n型半導(dǎo)體 試分析 原因 解 分別判定空穴和自由電子所受的洛倫茲力的方向 由于四指指電流方向 都向 右 所以洛倫茲力方向都向上 它們都將向上偏轉(zhuǎn) p型半導(dǎo)體中空穴多 上極板的電勢 高 n型半導(dǎo)體中自由電子多 上極板電勢低 注意 當(dāng)電流方向相同時 正 負(fù)離子在同一個磁場中的所受的洛倫茲力方向相同 所以偏轉(zhuǎn)方向相同 3 洛倫茲力大小的計算 帶電粒子在勻強磁場中僅受洛倫茲力而做勻速圓周運動時 洛倫茲力充當(dāng)向心力 由此可以推導(dǎo)出該圓周運動的半徑公式和周期公式 Bq m T Bq mv r 2 例3 如圖直線MN上方有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場 正 負(fù)電子同時 從同一點O以與MN成30 角的同樣速度v射入磁場 電子質(zhì)量為m 電荷為e 它們從磁場中射出時相距多遠 射出的時間差是多 少 解 由公式知 它們的半徑和周期是相同的 只是偏轉(zhuǎn)方向相反 先確定圓心 畫 出半徑 由對稱性知 射入 射出點和圓心恰好組成正三角形 所以兩個射出點相距2r 由圖還可看出 經(jīng)歷時間相差2T 3 答案為射出點相距 時間差為 Be mv s 2 Bq m t 3 4 關(guān)鍵是找圓心 找半徑和用對稱 例4 一個質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的P a 0 點以速度v 沿與 x正方向成60 的方向射入第一象限內(nèi)的勻強磁場中 并恰好垂直于y軸 射出第一象限 求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B和射出點的坐標(biāo) 解 由射入 射出點的半徑可找到圓心O 并得出半徑為 MN y x o B v v a O 8 射出點坐標(biāo)為 0 aq mv B Bq mva r 2 3 3 2 得 a3 帶電粒子在磁場中的運動是高中物理的一個難點 也是高考的熱點 在歷年的高考 試題中幾乎年年都有這方面的考題 帶電粒子在磁場中的運動問題 綜合性較強 解這類問題既要用到物理中的洛侖茲力 圓周運動的知識 又要用到數(shù)學(xué)中的平面 幾何中的圓及解析幾何知識 1 帶電粒子在半無界磁場中的運動 帶電粒子在半無界磁場中的運動 例5 一個負(fù)離子 質(zhì)量為m 電量大小為q 以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存 在著勻強磁場的真空室中 如圖所示 磁感應(yīng)強度B的方向與離子的運動方向垂直 并垂 直于圖1中紙面向里 1 求離子進入磁場后到達屏S上時的位置與O點的距離 2 如果離子進入磁場后經(jīng)過時間t到達位置P 證明 直線OP與 離子入射方向之間的夾角 跟t的關(guān)系是 t m qB 2 解析 1 離子的初速度與勻強磁場的方向垂直 在洛侖茲力作用下 做勻速圓周 運動 設(shè)圓半徑為r 則據(jù)牛頓第二定律可得 解得 r v mBqv 2 Bq mv r 如圖所示 離了回到屏S上的位置A與O點的距離為 AO 2r 所以 Bq mv AO 2 2 當(dāng)離子到位置P時 圓心角 t m Bq r vt 因為 所以 2 t m qB 2 v 9 2 穿過圓形磁場區(qū) 穿過圓形磁場區(qū) 畫好輔助線 半徑 速度 軌跡圓的圓心 連心線 偏角可由求出 經(jīng)歷時間由得出 R r 2 tan Bq m t 注意 由對稱性 射出線的反向延長線必過磁場圓的圓心 例6 如圖所示 一個質(zhì)量為m 電量為q的正離子 從A點正對著圓心O以速度v射 入半徑為R的絕緣圓筒中 圓筒內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場 磁感應(yīng)強度的大小為B 要使帶電粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞多次后仍從A點射出 求正離子在磁 場中運動的時間t 設(shè)粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞時無能量和電量損失 不計 粒子的重力 解析 由于離子與圓筒內(nèi)壁碰撞時無能量損失和電量損失 每次 碰撞后離子的速度方向都沿半徑方向指向圓心 并且離子運動的軌跡 是對稱的 如圖所示 設(shè)粒子與圓筒內(nèi)壁碰撞n次 則每相鄰兩次碰撞點之間2 n 圓弧所對的圓心角為2 n 1 由幾何知識可知 離子運動的半徑 為 1 tan n Rr 離子運動的周期為 又 qB m T 2 r v mBqv 2 所以離子在磁場中運動的時間為 1 tan 2 nv R t 例7 圓心為O 半徑為r的圓形區(qū)域中有一個磁感強度為B 方向為垂直于紙面向 里的勻強磁場 與區(qū)域邊緣的最短距離為L的O 處有一豎直放置的熒屏MN 今有一質(zhì)量 為m的電子以速率v從左側(cè)沿OO 方向垂直射入磁場 越出磁場后打在熒光屏上之P點 r v R v O O v0 10 如圖所示 求O P的長度和電子通過磁場所用的時間 解析 電子所受重力不計 它在磁場中做勻速圓周運動 圓心為O 半徑為R 圓弧段軌跡 AB所對的圓心角為 電子越出磁場后做速率仍為v的勻速直線運動 如圖4所示 連結(jié)OB OAO OBO 又OA O A 故OB O B 由于原有 BP O B 可見O B P在同一直線上 且 O OP AO B 在直角 三角形 P中 O P L r tan 而 2 tan1 2 tan 2 tan 2 所以求得R后就可以求出O P了 電子經(jīng)過磁場的時間可用t R r 2 tan V R V AB 來求得 由得R R v mBev 2 tan rLOP eB mv mV eBr R r 2 tan 22222 2 2 2 tan1 2 tan 2 tan rBevm eBrmv 22222 2 tan rBevm eBrmvrL rLPO 2 arctan 22222 rBevm eBrmv P M N O L A R 2 2 B P O 11 2 arctan 22222 rBevm eBrmv eB m v R t 3 穿過矩形磁場區(qū) 穿過矩形磁場區(qū) 一定要先畫好輔助線 半徑 速度及延長線 偏轉(zhuǎn)角由sin L R求出 側(cè)移由R2 L2 R y 2解出 經(jīng)歷時間由得出 Bq m t 注意 這里射出速度的反向延長線與初速度延長線的交點不再是寬度線段的中點 這點與帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)結(jié)論不同 例8 如圖所示 一束電子 電量為e 以速度v垂直射入磁感強度為B 寬度為d的 勻強磁場中 穿透磁場時速度方向與電子原來入射方向的夾角是30 則電子的質(zhì)量是 穿透磁場的時間是 解析 電子在磁場中運動 只受洛侖茲力作用 故其軌跡是圓弧的一部分 又因為f v 故圓心在電子穿入和穿出磁場時受到洛侖茲力指向交點上 如圖中的O點 由幾何 知識知 AB間圓心角 30 OB為半徑 r d sin30 2d 又由r mv Be得m 2dBe v 又 AB圓心角是30 穿透時間t T 12 故t d 3v 帶電粒子在長足夠大的長方形磁場中的運動時要注意臨界條件的分析 如已知帶電 12 粒子的質(zhì)量m和電量e 若要帶電粒子能從磁場的右邊界射出 粒子的速度v必須滿足什么 條件 這時必須滿足r mv Be d 即v Bed m 例9 長為L的水平極板間 有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場 如圖所示 磁感強度為B 板間距離也為L 板不帶電 現(xiàn)有質(zhì)量為m 電量為q的帶正電粒子 不計重力 從左 邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場 欲使粒子不打在極板上 可采用的辦 法是 A 使粒子的速度v5BqL 4m C 使粒子的速度v BqL m D 使粒子速度BqL 4m v5BqL 4m時粒子能從右邊穿出 粒子擦著上板從左邊穿出時 圓心在O 點 有r2 L 4 又由r2 mv2 Bq L 4得v2 B qL 4m v2 BqL 4m時粒子能從左邊穿出 綜上可得正確答案是A B 針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練 1 如圖所示 豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水平面 平面上一個釘子O固定 一根細線 細線的另一端系一帶電小球 小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運動 在某 時刻細線斷開 小球仍然在勻強磁場中做勻速圓周運動 下列說法一定錯誤的是 13 A 速率變小 半徑變小 周期不變 B 速率不變 半徑不變 周期不變 C 速率不變 半徑變大 周期變大 D 速率不變 半徑變小 周期變小 2 如圖所示 x軸上方有垂直紙面向里的勻強磁場 有兩個質(zhì)量相同 電荷量也相同 的帶正 負(fù)電的離子 不計重力 以相同速度從O點射入磁場中 射入方向與x軸均夾 角 則正 負(fù)離子在磁場中 A 運動時間相同 B 運動軌道半徑相同 C 重新回到x軸時速度大小和方向均相同 D 重新回到x軸時距O點的距離相同 3 電子自靜止開始經(jīng)M N板間 兩板間的電壓為u 的電場加速后從A點垂直于磁 場邊界射入寬度為d的勻強磁場中 電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L 如 圖所示 求勻強磁場的磁感應(yīng)強度 已知電子的質(zhì)量為m 電量為e 4 已經(jīng)知道 反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量 卻帶有等量的異號電荷 物理學(xué)家推測 14 既然有反粒子存在 就可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在 1998年6月 我國科學(xué)家研制 的阿爾法磁譜儀由 發(fā)現(xiàn)號 航天飛機搭載升空 尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù) 磁譜儀 的核心部分如圖所示 PQ MN是兩個平行板 它們之間存在勻強磁場區(qū) 磁場方向與兩 板平行 宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ進入勻強磁場區(qū) 在磁場中發(fā) 生偏轉(zhuǎn) 并打在附有感光底片的板MN上 留下痕跡 假設(shè)宇宙射線中存在氫核 反氫核 氦核 反氦核四種粒子 它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進入磁譜儀的磁場區(qū) 并打 在感光底片上的a b c d四點 已知氫核質(zhì)量為m 電荷量為e PQ與MN間的距離為L 磁場的磁感應(yīng)強度為B 1 指出a b c d四點分別是由哪種粒子留下的痕跡 不要求寫出判斷過程 2 求出氫核在磁場中運動的軌道半徑 3 反氫核在MN上留下的痕跡與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少 5 如圖所示 在y 0的區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場 磁場方向垂直于xy平面并指向紙里 磁感應(yīng)強度為B 一帶負(fù)電的粒子 質(zhì)量為m 電荷量為q 以速度v0從O點射入磁場 入射 方向在xy平面內(nèi) 與x軸正向的夾角為 求 1 該粒子射出磁場的位置 2 該粒子在磁場中運動的時間 粒子所受重力不計 15 參考答案參考答案 1 A 2 BCD 3 解析 電子在M N間加速后獲得的速度為v 由動能定理得 mv2 0 eu 2 1 電子進入磁場后做勻速圓周運動 設(shè)其半徑為r 則 evB m r v2 電子在磁場中的軌跡如圖 由幾何得 2 22 dL L r dL 22 由以上三式得 B e mu dL L22 22 4 解 1 a b c d四點分別是反氫核 反氦核 氦核和氫核留下的痕跡 2 對氫核 在磁場中做勻速圓周運動 由牛頓第二定律得 R v mevB 2 eB mv R 16 3 由圖中幾何關(guān)系知 2 22 22 22 L Be vm eB mv LRRs do 所以反氫核與氫核留下的痕跡之間的距離 2 22 22 2 2 2L Be vm eB mv ss doad 5 解 1 帶負(fù)電粒子射入磁場后 由于受到洛倫茲力的作用 粒子將沿圖示的軌 跡運動 從A點射出磁場 設(shè)O A間的距離為L 射出時速度的大小仍為v 射出方向與x 軸的夾角仍為 由洛倫茲力公式和牛頓定律可得 qv0B m R v 2 0 式中R為圓軌道半徑 解得 R qB mv0 17 圓軌道的圓心位于OA的中垂線上 由幾何關(guān)系可得 Rsin 2 L 聯(lián)解 兩式 得 L qB mv sin2 0 所以粒子離開磁場的位置坐標(biāo)為 0 qB mv sin2 0 2 因為T 0 2 v R qB m 2 所以粒子在磁場中運動的時間 t qB m T 2 2 22 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 功能問題功能問題 例1 光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線 如圖所示 拋物的方程是y x2 下半部處 在一個水平方向的勻強磁場中 磁場的上邊界是y a的直線 圖中虛線所 示 一個小金屬環(huán)從拋物線上y b b a 處以速度v沿拋物線下滑 假設(shè) 拋物線足夠長 金屬環(huán)沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦 耳熱總量是 解析 小金屬環(huán)進入或離開磁場時 磁通量會發(fā)生變化 并產(chǎn)生感應(yīng)電流 當(dāng)小金 屬環(huán)全部進入磁場后 不產(chǎn)生感應(yīng)電流 由能量定恒可得產(chǎn)生的焦耳熱等干減少的機械 能即 例2 如圖所示 固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計電阻 但表面粗糙 導(dǎo) 軌左端連接一個電阻R 質(zhì)量為m的金屬棒 電阻也不計 放在導(dǎo)軌上 并與導(dǎo)軌垂直 18 整個裝置放在勻強磁場中 磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直 用水平恒力F把ab棒從靜止起向 右拉動的過程中 恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 恒力F和摩擦力的合力做的功 等于電路中產(chǎn)生的電能 克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 恒力F和摩擦 力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和以上結(jié)論正確的有 A C D 解析 在此運動過程中做功的力是拉力 摩擦力和安培力 三力做功之和為棒ab動能 增加量 其中安培力做功將機械能轉(zhuǎn)化為電能 故選項C是正確 例3 圖中a1blcldl和 a2b2c2d2為在同一豎直面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌 處在磁感應(yīng)強度為B的勻 強磁場中 磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的平面 紙面 向里 導(dǎo)軌的a1b1段與 a2b2段是豎直的 距離為ll cldl段與c2d2段也是豎直的 距離為l2 xly1與x2y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細桿 質(zhì)量分別為ml和m2 它們都 垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸 兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為R F為作用于 金屬桿x1yl上的豎直向上的恒力 已知兩桿運動到圖示位置時 已勻速向上運動 求此 時作用于兩桿的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率 解析 設(shè)桿向上運動的速度為v 因桿的運動 兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積減少 從 而磁通量也減少 由法拉第電磁感應(yīng)定律 回路中的感應(yīng)電動勢的大小 B l2 l1 v 回路中的電流I R 電流沿順時針方向 兩金屬桿都要受到安培力作用 作用于桿x1yl的安培力為f1 Bl1I 方向向上 作用于桿x2y2的安培力f2 Bl2I 方向向下 當(dāng)桿作勻速運動時 根據(jù) 牛頓第二定律有F 本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律 歐姆定律 牛頓運動定律 焦耳定律等規(guī)律的綜合 應(yīng)用能力 19 例4 如下圖 在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌MN PQ 導(dǎo)軌間距離為l 勻強磁場垂 直于導(dǎo)軌所在的平面 紙面 向里 磁感應(yīng)強度的大小為B 兩根金屬桿1 2擺在導(dǎo)軌上 與導(dǎo)軌垂直 它們的質(zhì)量和電阻分別為ml m2和R1 R2 兩桿與導(dǎo)軌接觸良好 與導(dǎo)軌間 的動摩擦因數(shù)為 已知 桿1被外力拖動 以恒定的速度v0沿導(dǎo)軌運動 達到穩(wěn)定狀態(tài) 時 桿2也以恒定速度沿導(dǎo)軌運動 導(dǎo)軌的電阻可忽略 求此時桿2克服摩擦力做功的功 率 解析 解法一 設(shè)桿2的運動速度為v 由于兩桿運動時 兩桿和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的磁通量發(fā)生 變化 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 Bl v0 v 感應(yīng)電流I R1 R2 桿2運動受到的安培力等于摩擦力BIl m2g 導(dǎo)體桿2克服摩擦力做功的功率P m2gv 解得P m2g v0 m2g R1 R2 B2l2 解法二 以F表示拖動桿1的外力 表示回路的電流 達到穩(wěn)定時 對桿1有F m1g BIl 對桿2有BIl m2g 0 外力的功率PF Fv0 以P表示桿2克服摩 本題主要考查考生應(yīng)用電磁感應(yīng)定律 歐姆定律和牛頓運動定律解決力電綜合問 題的能力 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 如圖所示 勻強磁場和豎直導(dǎo)軌所在面垂直 金屬棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動 在金 屬棒 導(dǎo)軌和電阻組成的閉合回路中 除電阻R外 其余電阻均不計 在ab下滑過程中 A 由于ab下落時只有重力做功 所以機械能守恒 20 B ab達到穩(wěn)定速度前 其減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電阻R的內(nèi)能 C ab達到穩(wěn)定速度后 其減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電阻R的內(nèi)能 D ab達到穩(wěn)定速度后 安培力不再對ab做功 2 如圖所示 ABCD是固定的水平放置的足夠長的U形導(dǎo)軌 整個導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強 磁場中 在導(dǎo)軌上架著一根金屬棒ab 在極短時間內(nèi)給棒ab一個水平向右的速度 ab 棒開始運動 最后又靜止在導(dǎo)軌上 則ab在運動過程中 就 導(dǎo)軌是光滑和粗糙兩種情況相比較 A 整個回路產(chǎn)生的總熱量相等 B 安培力對ab棒做的功相等 C 安培力對ab棒的沖量相等 D 電流通過整個回路所做的功相等 3 如圖所示 質(zhì)量為M的條形磁鐵與質(zhì)量為m的鋁環(huán) 都靜止在光滑的水平面上 當(dāng)在極 短的時間內(nèi)給鋁環(huán)以水平向右的沖量I 使環(huán)向右運動 則下 列說法不正確的是 A 在鋁環(huán)向右運動的過程中磁鐵也向右運動 B 磁鐵運動的最大速度為I M m C 鋁環(huán)在運動過程中 能量最小值為ml2 2 M m 2 D 鋁環(huán)在運動過程中最多能產(chǎn)生的熱量為I2 2m 4 如圖所示 在光滑的水平面上 有豎直向下的勻強磁場 分布在寬度 為L的區(qū)域里 現(xiàn)有一邊長為a a v0 U形框最終將與方框分離 如果從U型框和方框不再接觸開始 經(jīng)過時間t方框最 右側(cè)和U型框最左側(cè)距離為s 求金屬框框分離后的速度各多大 1 答案 C 解析 下滑過程有安培力做功 機械能不守恒 ab達到穩(wěn)定速度 重力等于安培力 故C正 確 2 答案 A 解析 兩種情況下產(chǎn)生的總熱量 都等于金屬棒的初動能 22 3 答案 D 解析 鋁環(huán)向右運動時 環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流的磁場與磁鐵產(chǎn)生相互作用 使環(huán)做減速運動 磁鐵向右做加速運動 待相對靜止后 系統(tǒng)向右做勻速運動 由I m M v 得v I m M 即為磁鐵的最大速度 環(huán)的最小速度 其動能的最小值為m 2 I m M 2 鋁環(huán)產(chǎn)生 的最大熱量應(yīng)為系統(tǒng)機械能的最大損失量 I2 2m I2 2 m M MI2 2m m M 4 答案 C 解析 這是一道選用力學(xué)規(guī)律求解電磁感應(yīng)的好題目 線框做的是變加速運動 不能用 運動學(xué)公式求解 那么就應(yīng)想到動能定理 設(shè)線框剛進出時速度為v1和v2 則第一階段產(chǎn) 生的熱量 第二階段產(chǎn)生的熱量Q2 mv2 2 只要能找出v1和v2的關(guān)系就能找到答案 由動量定理可 得 5 答案 0 5W 解析 由題意分析知 當(dāng)砝碼加速下落到速度最大時 砝碼的合外力為零 此時R得到功率 最大 為mg BImaxL Pmax I2maxR 由式 得 Pmax mg BL 2R 0 5W 6 答案 4 0 28 0 08 解析 F安 M m g 轉(zhuǎn)化的內(nèi)能 F安L 7 解析 1 撤去F之前 設(shè)通過電阻R的電流為I 則金屬桿受到的安培力大小F安 BIL F 撤去F之后 由P I2R知 當(dāng)電阻R上消耗的電功率為P 4時 通過R的電流I I 2 則 金屬桿受到的安培力F 安 BI L F 2 方向水平向左 由牛頓第二定律得 方向水平向左 2 撤去F后 金屬桿在與速度方向相反的安培力作用下 做減速運動直到停下 設(shè)勻速 運動時金屬桿的速度為v 則I2 R r Fv 又P I2R 解得 由能量守恒可得 撤去F后 整個電路產(chǎn)生的熱量 23 則電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 8 解析 1 U形框向右運動時 NQ邊相當(dāng)于電源 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E Blv0 當(dāng)如圖乙所 示位置時 方框bd之間的電阻為 U形框連同方框構(gòu)成的閉合電路的總電阻為 閉合電路的總電流為 根據(jù)歐姆定律可知 bd兩端的電勢差為 Ubd 方框中的熱功率為 2 在U形框向右運動的過程中 U形框和方框組成的系統(tǒng)所受外力為零 故系統(tǒng)動量守恒 設(shè)到達圖示位置時具有共同的速度v 根據(jù)動量守恒定律 根據(jù)能量守恒定律 U形框和方框組成的系統(tǒng)損失的機械能等于在這一過程中兩框架上產(chǎn) 生的熱量 即 3 設(shè)U形框和方框不再接觸時方框速度為v1 u形框的速度為v2 根據(jù)動量守恒定律 有3mv 4mvI 3mv2 兩框架脫離以后分別以各 自的速度做勻速運動 經(jīng)過時間t方框最右側(cè)和U形框最左側(cè)距離為s 即 v2 v1 t s聯(lián)立以上兩式 解得 高三第二輪物理專題復(fù)習(xí)學(xué)案 電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題 24 電磁感應(yīng)中中學(xué)物理的一個重要 節(jié)點 不少問題涉及到力和運動 動量和能量 電 路和安培力等多方面的知識 綜合性強 也是高考的重點和難點 往往是以 壓軸題 形式出現(xiàn) 因此 在二輪復(fù)習(xí)中 要綜合運用前面各章知識處理問題 提高分析問題 解決問題的能力 本學(xué)案以高考題入手 通過對例題分析探究 讓學(xué)生感知高考命題的意圖 剖析學(xué)生分 析問題的思路 培養(yǎng)能力 例1 2003年高考江蘇卷 如右圖所示 兩根平行金屬導(dǎo)端點P Q用電阻可忽略的導(dǎo)線 相連 兩導(dǎo)軌間的距離l 0 20 m 有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面 已知磁感應(yīng)強度B與時間t的關(guān)系為B kt 比例 系數(shù)k 0 020 T s 一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動 在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直 在t 0時刻 軌固定在水平桌面上 每根導(dǎo)軌每m的電阻為r0 0 10 m 導(dǎo)軌的金屬桿 緊靠在P Q端 在外力作用下 桿恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?求在t 6 0 s時金屬桿所受的安培力 解題思路 以a示金屬桿運動的加速度 在t時刻 金屬桿與初始位置的距離L at2 2 1 此時桿的速度v at 這時 桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S Ll 回路中的感應(yīng)電動勢E S Blv t B 而k t BtttB t B ktB 回路的總電阻 R 2Lr0 回路中的感應(yīng)電流 R E I 作用于桿的安培力F BlI 解得t r lk F 0 22 2 3 代入數(shù)據(jù)為F 1 44 10 3N 25 例2 2000年高考試題 如右上圖所示 一對平行光滑R軌道放置在水平地面上 兩軌道間距L 0 20 m 電阻R 1 0 有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上 與兩軌道垂直 桿與軌道的電阻皆可忽略不計 整個 裝置處于磁感強度B 0 50T的勻強磁場中 磁場方向垂直軌道面向下 現(xiàn)用一外力F沿軌 道方向拉桿 使之做勻加速運動 測得力F與時間t的關(guān)系如下圖所示 求桿的質(zhì)量m和加 速度a 解析 導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運動 用v表示其速度 t表示時間 則有v at 桿切割磁感線 將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E BLv 在桿 軌道和電阻的閉合回路中產(chǎn)生電流I E R 桿受到的安培力為F安 IBL 根據(jù)牛頓第二定律 有F F安 ma 聯(lián)立以上各式 得 at R lB maF 22 由圖線上各點代入 式 可解得 a 10m s2 m 0 1kg 例3 2003年高考新課程理綜 兩根平行的金屬導(dǎo)軌 固定 在同一水平面上 磁感強度B 0 05T的勻強磁場與導(dǎo) 軌所在平面垂直 導(dǎo)軌的電阻很小 可忽略不計 導(dǎo) 軌間的距離l 0 20 m 兩根質(zhì)量均為m 0 10 kg的平行金屬桿甲 乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動 滑動過程中與導(dǎo)軌保持垂直 每根金 屬桿的電阻為R 0 50 在t 0時刻 兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行 大小 為0 20 N的恒力F作用于金屬桿甲上 使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動 經(jīng)過t 5 0s 金屬桿甲的加速度 為a 1 37 m s 問此時兩金屬桿的速度各為多少 本題綜合了法拉第電磁感應(yīng)定律 安培力 左手定則 牛頓第二定律 動量定理 全電路歐姆定律等知識 考查考生多角度 全方位綜合分析問題的能力 設(shè)任一時刻t 兩金屬桿甲 乙之間的距離為x 速度分別為vl和v2 經(jīng)過很短的時間 t 桿甲移動距離v1 t 桿乙移動距離v2 t 回路面積改變 S x一 2 t 1 t l l 1 2 t 由法拉第電磁感應(yīng)定律 回路中的感應(yīng)電動勢 E B S t B l一 2 回路中的電流 26 i E 2 R 桿甲的運動方程 F Bli ma 由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等 方向相反 所以兩桿的動量 t 0時為0 等于外力F的沖量 Ft m l m 2 聯(lián)立以上各式解得 1 Ft m 2R F一ma B2l2 2 2 Ft m一2R F一ma B2l2 2 代入數(shù)據(jù)得移 l 8 15 m s v2 1 85 m s 練習(xí) 1 如圖l ab和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道 其電阻可忽略不計 af之間連 接一阻值為R的電阻 ef為一垂直于ab和cd的金屬桿 它與ab和cd接觸良好并可沿軌道方 向無摩擦地滑動 ef長為l 電阻可忽略 整個裝置處在勻強磁場中 磁場方向垂直于圖 中紙面向里 磁感應(yīng)強度為B 當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運動時 桿ef所受的安培 力為 R lvB A 2 R vBl B R lvB C 2 R vBl D 2 圖1 圖2 2 如圖2所示 兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里 寬度為d 磁感應(yīng)強度為B的勻 強磁場 質(zhì)量為m 電阻為R的正方形線圈邊長為L L d 線圈下邊緣到磁場上邊界的距 離為h 將線圈由靜止釋放 其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時刻的速度都是v0在整個 線圈穿過磁場的全過程中 從下邊緣進入磁場到上邊緣穿出磁場 下列說法中正確的是 27 A 線圈可能一直做勻速運動 B 線圈可能先加速后減速 C 線圈的最小速度一定是mgR B2 L2 D 線圈的最小速度一定是 2ldhg 3 如圖3所示 豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abed構(gòu)成回路 導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直 紙面向里的變化的勻強磁場 螺線管下方水平面桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán) 導(dǎo)線abcd所圍區(qū) 域內(nèi)磁場的磁感強度按圖1 5 11中哪一圖線所表示的方式隨時問變化時 導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場力作用 圖3 A B C D 4 如圖4所示 磁感應(yīng)強度的方向垂直于軌道平面傾斜向下 當(dāng)磁場從零均勻增大 時 金屬桿ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài) 則金屬桿受到的靜摩擦力將 A 逐漸增大 B 逐漸減小 C 先逐漸增大 后逐漸減小 D 先逐漸減小 后逐漸增大 圖4 5 如圖所示 一閉合線圈從高處自由落下 穿過一個有界的水平方向的勻強磁場區(qū) 磁場方向與線圈平面垂直 線圈的一個邊始終與磁場區(qū)的邊界平行 且保持豎直的狀態(tài) 不變 在下落過程中 當(dāng)線圈先后經(jīng)過位置I 時 其加速度的大小分別為a1 a2 a3 A a1 g a2 g a3 g B al g a2 g a3 g C a1 g a2 0 a3 g D a1g a3f 問 1 CD運動的最大速度是多少 2 當(dāng)CD達到最大速度后 電阻R消耗的電功率是多少 3 當(dāng)CD的速度是最大速度的1 3時 CD的加速度是多少 解析 1 以金屬棒為研究對象 當(dāng)CD受力 F FA f時 CD速度最大 即 22 22 dB rRfF vf rR vdB fBIdF m m 2 CD棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 Bd rRfF BdvE m 回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為 Bd fF rR E I 則R中消耗的電功率為 22 2 2 dB RfF RIRP 3 當(dāng)CD速度為最大速度的1 3即時 CD中的電流為最大值的1 3即則C m vv 3 1 II 3 1 D棒所受的安培力為 31 3 1 fFdBIFA CD棒的加速度為 m fF m FfF a A 3 2 交流電交流電 例例1 給額定功率 給額定功率60W 額定電壓 額定電壓220V的白熾燈加上如圖所示的白熾燈加上如圖所示 的電壓 恰使燈正常發(fā)光 則所加電壓的電壓 恰使燈正常發(fā)光 則所加電壓U0的大小約為的大小約為 A 220V B 310V C 350V D 440V 解 所加電壓的周期為解 所加電壓的周期為 20 10 3s 8ms 設(shè)電燈的電阻為設(shè)電燈的電阻為R 加上圖示的電壓時的功率為 加上圖示的電壓時的功率為PL PLt2 U02 R t1 0 式中式中t1 8ms t2 20 ms U0 U V t 10 3s 20 8 0 2840 4860 32 由題意由題意 PL U02 R t1 t2 U額 額2 R 60W U02 U額 額2 t2 t 1 2202 20 8 1102 10 U0 350V C 例例2 如圖是一個理想變壓器的電路圖 若如圖是一個理想變壓器的電路圖 若A B兩點接交流電兩點接交流電 壓壓U時 五個相同的燈泡均正常發(fā)光 則原 副線圈的匝數(shù)比為 時 五個相同的燈泡均正常發(fā)光 則原 副線圈的匝數(shù)比為 A 5 1 B 1 5 C 4 1 D 1 4 解 設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為解 設(shè)燈泡正常發(fā)光的電流為I 則原 副線圈的電流分別為則原 副線圈的電流分別為I和和4I 如圖示 如圖示 所以原 副線圈的匝數(shù)比為所以原 副線圈的匝數(shù)比為 4 1 C 例例3 如圖所示 如圖所示 abcd是交流發(fā)電機的矩形線圈是交流發(fā)電機的矩形線圈 ab 30cm bc 10cm 共共50匝匝 它在它在B 0 8T的勻強磁場中繞中心軸的勻強磁場中繞中心軸OO 順時針方向勻速轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)順時針方向勻速轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn) 速為速為480r min 線圈的總電阻為線圈的總電阻為r 1 外電阻為外電阻為R 3 試求試求 1 若線圈從圖示位置開始計時若線圈從圖示位置開始計時 沿沿abcd流動流動 n1n2 U A B a b c d B R V A 33 的方向為正方向的方向為正方向 畫出交流電流的圖象畫出交流電流的圖象 2 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過1 4 轉(zhuǎn)的過程中轉(zhuǎn)的過程中 電阻電阻R上產(chǎn)生的熱量和通過導(dǎo)線截面上產(chǎn)生的熱量和通過導(dǎo)線截面 的電量的電量 3 電流表和電壓表的讀數(shù)電流表和電壓表的讀數(shù) 4 從圖示位置轉(zhuǎn)過從圖示位置轉(zhuǎn)過180 過程中過程中 的平均感應(yīng)電動勢的平均感應(yīng)電動勢 解 從中性面開始計時有解 從中性面開始計時有 e E m sin t 其中 其中Em NB S 2 n 2 480 60 16 Em NB S 60 3V Im Em R r 15 1A 注意到從開始轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿注意到從開始轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿dcbad方向 與規(guī)定方向相方向 與規(guī)定方向相 反 為負(fù)值 反 為負(fù)值 i Im sin t 15 1 sin 16 t A T 2 1 8 s 圖線如圖示圖線如圖示 3 16 1 16 15 1 15 1 i A t s1 8 0 34 2 有效值為有效值為 轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過900的過程中電阻的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為上產(chǎn)生的熱量為Q I2 R t I2 R T 4 10 7J 感應(yīng)電流的平均值為感應(yīng)電流的平均值為 轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過900的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電量為的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電量為 3 電流表和電壓表的讀數(shù)電流表和電壓表的讀數(shù)I 10 7A 4 求求從圖示位置轉(zhuǎn)過從圖示位置轉(zhuǎn)過180 過程中的平均感應(yīng)電動勢過程中的平均感應(yīng)電動勢 解 由法拉第電磁感應(yīng)定律解 由法拉第電磁感應(yīng)定律 例例4 如圖所示 一個變壓器如圖所示 一個變壓器 可視為理想變壓器可視為理想變壓器 的原線圈接在的原線圈接在220V的市的市 電上 向額定電壓為電上 向額定電壓為1 80 104V的霓虹燈供電 使它正常發(fā)光 為的霓虹燈供電 使它正常發(fā)光 為 10 7A215 1 2 II m r R t N r R E I 0 3Cr RNBS r R N t Iq 32V310 7IRU SNB 2 2 2 1 BSBS N t NE 38 4V60 3 2 E 2 m 35 了安全 需在原線圈回路中接入熔斷器 使副線圈電路中電流超過了安全 需在原線圈回路中接入熔斷器 使副線圈電路中電流超過 12mA時 熔絲就熔斷 時 熔絲就熔斷 1 熔絲的熔斷電流是多大 熔絲的熔斷電流是多大 2 當(dāng)副線圈電路中電流為 當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時 變壓器的輸入功率是多大時 變壓器的輸入功率是多大 解 解 1 設(shè)原 副線圈上的電壓 電流分別為設(shè)原 副線圈上的電壓 電流分別為U1 U2 I1 I2 根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 有根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率 有 I1 U1 I2U2 當(dāng) 當(dāng)I2 12 mA時 時 I1 即為熔斷電流 代人數(shù)據(jù) 得即為熔斷電流 代人數(shù)據(jù) 得 I1 0 98 A 2 設(shè)副線圈中電流為設(shè)副線圈中電流為 I2 10 mA時 變壓器的輸入功率為時 變壓器的輸入功率為P1 根據(jù)理想變壓器的輸入功根據(jù)理想變壓器的輸入功 率等于輸出功率 有率等于輸出功率 有P1 I2 U2 代人數(shù)據(jù) 得 代人數(shù)據(jù) 得 P1 180 W 練習(xí)練習(xí)1 如圖所示 有一理想變壓器 原線圈匝數(shù)為如圖所示 有一理想變壓器 原線圈匝數(shù)為n1 兩個副線圈的匝數(shù)分別為兩個副線圈的匝數(shù)分別為n2和和n3 原副線圈的電壓分別為 原副線圈的電壓分別為U 1 U2 U3 電流分別為 電流分別為I1 I2 I3 兩個副線圈負(fù)載電阻 兩個副線圈負(fù)載電阻 的阻值未知 下列結(jié)論中 正確的是 的阻值未知 下列結(jié)論中 正確的是 A U1 U2 n1 n2 U2 U3 n2 n3 B I1 I3 n3 n1 I1 I2 n2 n1 熔斷器 霓虹燈 n2 n3 n1 U1 36 C I1U1 I2U2 I3U3 D n1I1 n2I2 n3I3 37 練習(xí)練習(xí)2 如圖所示如圖所示 一理想變壓器的原 副線圈分別由雙線圈一理想變壓器的原 副線圈分別由雙線圈ab和和cd 匝數(shù)都匝數(shù)都 為為n1 ef和和gh 匝數(shù)都為匝數(shù)都為n2 組成組成 用用I1和和U1表示輸入電流和電壓表示輸入電流和電壓 I2和和 U2表示輸出電流和電壓表示輸出電流和電壓 在下列在下列4種連接法中種連接法中 符合關(guān)系符合關(guān)系 U1 U 2 n1 n2 I1 I 2 n2 n1的有的有 A b與與c相連相連 以以a d為輸入端為輸入端 f與與g相連相連 以以e h為輸出端為輸出端 B b與與c相連相連 以以a d為輸入端為輸入端 e與與g相連相連 f與與h相連作為輸出端相連作為輸出端 C a與與c相連 相連 b與與d相連作為輸入端相連作為輸入端 f與與g相連相連 以以e h為輸出端為輸出端 D a與與c相連 相連 b與與d相連作為輸入端相連作為輸入端 e與與g相連相連 f與與h 相連作為輸出端相連作為輸出端 練習(xí)練習(xí)3 在遠距離輸電中 當(dāng)輸送的電功率相同時 則關(guān)于輸電導(dǎo)在遠距離輸電中 當(dāng)輸送的電功率相同時 則關(guān)于輸電導(dǎo) 線上損失的功率下列說法正確的是 線上損失的功率下列說法正確的是 A 減小輸電導(dǎo)線的電阻可以減小損失的功率 但此種方法減小輸電導(dǎo)線的電阻可以減小損失的功率 但此種方法 很有限很有限 B 提高輸送電壓從而減小輸送電流 可大大減小損失提高輸送電壓從而減小輸送電流 可大大減小損失 h a b c d e f g 38 的功率的功率 C 損失的功率與輸送電壓的二次方成反比損失的功率與輸送電壓的二次方成反比 D 損失的功率與輸電線上的電壓降成反比損失的功率與輸電線上的電壓降成反比 練習(xí)練習(xí)4 如圖所示 邊長為如圖所示 邊長為L 電阻為電阻為R的單匝正方形線圈的單匝正方形線圈abcd 在磁感應(yīng)強 在磁感應(yīng)強 度為度為B的勻強磁場中的勻強磁場中 以以cd邊為軸以角速度邊為軸以角速度 作勻速轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)動方向作勻速轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)動方向 如圖如圖 cd邊與磁場方向垂直邊與磁場方向垂直 求求 1 當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中產(chǎn)生的熱量的過程中產(chǎn)生的熱量 2 當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過當(dāng)它從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中通過的過程中通過 導(dǎo)線橫截面的電量導(dǎo)線橫截面的電量 3 ts內(nèi)外界驅(qū)動線圈所做的功內(nèi)外界驅(qū)動線圈所做的功 t 2 練習(xí)練習(xí)5 5 有一條河流 河水流量為有一條河流 河水流量為4m 3 s 落差為 落差為5m 現(xiàn)利用它來發(fā)電 使用的發(fā)電機總效率為 現(xiàn)利用它來發(fā)電 使用的發(fā)電機總效率為50 發(fā)電機輸出電壓為發(fā)電機輸出電壓為350V 輸電線的電阻為 輸電線的電阻為4 允許輸電線上損耗 允許輸電線上損耗 功率為發(fā)電機輸出功率的功率為發(fā)電機輸出功率的5 而用戶所需要電壓為 而用戶所需要電壓為220V 求所用 求所用 的升壓 降壓變壓器上原 副線圈的匝數(shù)比 的升壓 降壓變壓器上原 副線圈的匝數(shù)比 g 9 8m sg 9 8m s2 2 練習(xí)練習(xí)6 如圖所示如圖所示 勻強磁場方向垂直紙面向里勻強磁場方向垂直紙面向里 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B 0 20T OCA金金 a bc d B 39 屬導(dǎo)軌與屬導(dǎo)軌與OA金屬直導(dǎo)軌分別在金屬直導(dǎo)軌分別在O點和點和A點接一阻值為點接一阻值為R1 3 0 和和R2 6 0 體積可忽略的定值電阻體積可忽略的定值電阻 導(dǎo)軌導(dǎo)軌OCA的曲線方程為的曲線方程為 y 1 0sin 3 x m 金屬棒金屬棒ab平行于平行于y 軸軸 長為長為1 5m 以速度以速度 v 5 0 m s 水平向右勻速運動 水平向右勻速運動 b點始終在點始終在Ox軸上 軸上 設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好 摩擦不計摩擦不計 電路中除了電阻電路中除了電阻R1和和R2外外 其余電阻均不計 求 其余電阻均不計 求 1 金屬棒在導(dǎo)軌上運動時 金屬棒在導(dǎo)軌上運動時R1的最大功率的最大功率 2 金屬棒在導(dǎo)軌上從 金屬棒在導(dǎo)軌上從x 0 到到x 3m的運動過程中 外力的運動過程中 外力 必須做的功必須做的功 練習(xí)答案 1 ACD 2 AD R2 R1 A O C x m y m 1 0 b a B 3 0 40 3 ABC 4 Q B2 L4 4R 電量q BL2 R W B2 2L4 t 2R 5 n1 n2 U 1 U2 350 2800 1 8 n3 n4 U3 U4 2660 220 12 1 6 1 P1m 1 3 W W Q E有2 R并 t 0 5 2 0 6 0 15 J 光學(xué)計算題光學(xué)計算題 例例1 如圖示是兩個同種玻璃制成的棱鏡如圖示是兩個同種玻璃制成的棱鏡 頂角頂角 1略大于略大于 2 兩束單色光兩束單色光A和和B分別垂直射于三棱鏡后分別垂直射于三棱鏡后 出射光線與第二界面的夾出射光線與第二界面的夾 角角 1 2 則則 AD A A光束的頻率比光束的頻率比B光束的小光束的小 B 在棱鏡中在棱鏡中A 光束的波長比光束的波長比B 光束的短光束的短 C 在棱鏡中在棱鏡中B 光束的傳播速度比光束的傳播速度比A 光束的大光束的大 D 把兩束光由水中射向空氣把兩束光由水中射向空氣 產(chǎn)生全反射產(chǎn)生全反射 A 光的臨界角比光的臨界角比B 的臨界角大的臨界角大 解解 n cos sin 1 2 n1 n2 頻率頻率 1 2 sinC 1 n C 1 C2 B 2 1 1 B A 2 1 2 41 例例2 2 9191年高考年高考 一束光從空氣射向折射率一束光從空氣射向折射率n n 的某種玻璃的表面的某種玻璃的表面 如圖所示如圖所示 i i 2 代表入射角代表入射角 則 則 BCDBCD A A 當(dāng)當(dāng)i i 45 45 時會發(fā)生全反射現(xiàn)象時會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B B 無論入射角無論入射角i