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2018版物理新课堂同步粤教版选修3-2:第1章 第5节 电磁感应规律的应用

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                                         学
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                                         分
                                         层
                                         测                                                                               第五节                                                                               电磁感应规律的应用 
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                                         1.知道法拉第电机的结构和工作原
                                         理.(重点) 
                                         2.理解电磁感应现象中能量转化与守
                                         恒,并能解答相关问题.(难点) 
                                         3.了解电磁感应规律在生产和生活中

                                         的应用,会运用电磁感应规律解决生活                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                         和生产中的有关问题. 

                             


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                                                                                                                                                         放在两极之间的铜盘可以看成是由无数根铜棒组成的,铜棒一端连在铜盘

圆心,另一端连在圆盘边缘.当转动圆盘时,铜棒在两磁极间_____________,


                                                          法                                          拉                                         第                                         电                                         机 
铜棒就相当于____,其中圆心为电源的一个极,铜盘的边缘为电源的另一个

极.它可以通过导线对用电器供电,使之获得持续的电流.切割磁感线
                                          电源                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
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                                                                                                                                                         如图                                                                                                                                                                          1•5•1                                                                                                                                                                                    所示,电机工作时电动 
                                                                                                                                                         势的大小 
                                                                                                                                                          
                                                                                                                                                                                                                                                                                    ΔΦ                                                                                                                                                                                      BπL2
                                                                                                                                                                                                        =                                                                                                                                                                                       =                                                                                                                                                                                                                                    =                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 =
                                                                                                                                                         E                                                                                                                                            Δt                                                                                                                                                                                                                           T                                                                                                                                                                                                                    _____                                                                                                                                                                                                                                                                      ______. 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   1                                                                                                                                                                                                                  1                                                                                                                                                                                     2
                                                                                                                                                         或                                                                                                                                             =                                                                                                                                                                                                                               中=                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                =
                                                                                                                                                                                                                                                         E                                                                                                                          BLv                                                                                                                                                                                                                                                                  BL2Lω                                                                                                                                                                                                                                                                                                        2BωL                                                                                                                                                                                                          . 
                                                                                                                                                         3.电势高低的判断 
                                                                                                                                                         产生电动势的导体相当于_____,在电源内部电动势的方向从________指向
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
                                                               BπL2                                                                                                                                                                                图                          1•5•1 
                                                                     2π              
                                                                                          1                     2
________ω                                                                                 2BωL                                                                                                                                                                                                                    . 
                                                                                        电源                                                                                                     低电势
  高电势


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                                                             4.电磁感应中的电路问题 
                                                             (1)内电路和外电路 
                                                             切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于______. 
                                                             该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的______,其余部分是______. 
                                                             (2)电源电动势和路端电压 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     ΔΦ
                                                             电动势:                                                                                                                                                                                                                                        =                                                                                                                                                   或                                                                                              =________
                                                                                                                                                                                                                                                                          E                                                                                 n                                     Δt                                                                                                                         E                                                                                                                                                                                                                                                                                             . 
                                                             路端电压:U=______. 
                                                             (3)电流方向 
                                                             在电源内部:电流由___极流向___极. 
                                                                                 电源
                                                         内电阻                                     外电阻


               BLvsin θ 
E-Ir                                                         在电源外部:电流由___极经用电器流向___极. 
         负                   正
         正                                     负


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                                                                                                                                                         1.导体杆在磁场中切割磁感线产生感应电动势相当于电源,其余部分相当
于外电路.(  ) 

                                                                                                                                                         2.长为                                                                                                                                                                                                                                                                                           l                                       的直导线在磁感应强度为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   B                                                                的匀强磁场中以速度                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            v                                                        匀速运动产生
的最大感应电动势为√                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Blv.(  ) 
                                                                          √


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                    [后思考] 
                    如图                     1•5•2                    所示是法拉第电机原理图,铜盘转起来之后相当于电源,圆心                                                                                                                                                                                                                                                          O
和圆盘边缘谁是正极? 
                                                                                                                                                                                                                        
                                                                                                                                                                         图            1•5•2 
                    【提示】                                                通过右手定则可判断出电流由外边缘流向内侧,由此可判断出

内侧                     O         点为正极. 


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                                [合作探讨] 
                                如图                                                                        1•5•3                                                                          所示,导体                                                                                                                                                                        ab                                       长                                        2l,绕其中点                                                                                                                                                                                                O                               逆时针匀速转动. 


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              图                                        1•5•3 
                                探讨                                                                        1:导体                                                                                                                        Ob                                              产生的电势差? 


                                                                                                                                                                                                    1
                                【提示】                                                                                                                                                                                Bl2ω. 
                                                                                                                                                                                                    2

                                探讨                                                                        2:导体                                                                                                                       ab                                       产生的电势差? 

                                【提示】                                                                                                                                                                0. 


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                                                                                                                                                         1.对电源的理解 
                                                                                                                                                         电源是将其他形式的能转化为电能的装置.在电磁感应现象中,通过导体

切割磁感线和线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能. 
                                                                                                                                                         2.对电路的理解 
                                                                                                                                                         内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电

容等电学元件组成. 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
       3.电动势的大小 

       (1)平动切割                             E=BLvsin θ 

       (2)转动切割                             E=BLv                  中 
                                                         ΔΦ
       (3)磁场变化                             E=n                     
                                                          Δt


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          1.如图               1•5•4       所示,一个绕圆心轴                                     MN       匀速转动
的金属圆盘,匀强磁场垂直于圆盘平面,磁感应强度

为      B,圆盘中心和圆盘边缘通过电刷与螺线管相连,

               A.圆盘上的电流由圆心流向边缘 
圆盘转动方向如图所示,则下述结论中正确的是                                                                                      
               B.圆盘上的电流由边缘流向圆心 
                                图   1•5•4                                                              (  ) 
               C.金属圆盘上各处电势相等 
               D.螺线管产生的磁场,F                                                                           端为               N      极 


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               【解析】                                  当圆盘转动方向如题图所示时,根据右手定则可判断出圆盘上

的感应电流方向是从圆心流向边缘的,故                                                                                                                        A       正确,B                          错误;由于圆盘上存在感
应电流,故其上的电势并不相等,C                                                                                                     错误;由螺线管中的电流方向和安培定则可
判断出                     E      端为               N      极,故                     D       是错误的. 


               【答案】                                 A 


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               2.如图                        1•5•5              甲所示,匀强磁场区域宽为                                                                                2L,磁感应强度为                                                      B,方向垂直
纸面向外.由均匀电阻丝做成的正方形线框                                                                                                                              abcd             边长为                     L,总电阻为                                      R.在线框
以垂直磁场边界的速度                                                                    v,匀速通过磁场区域的过程中,线框                                                                                                             ab、cd                    两边始终
与磁场边界平行.求: 
                                                                                                                                                                                               
                                                                                                       甲       乙 
                                                                                                                            图         1•5•5 


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               (1)cd            边刚进入磁场时,cd                                                            中流过的电流及其两端的电压大小; 
               (2)在乙图中,画出线框在穿过磁场的过程中,cd                                                                                                                                      中电流                     I   随线框运动位移                                                x
               【解析】                                 (1)cd             边切割磁感线产生的感应电动势                                                                                              E=BLv,流过                                         cd        边的电
的变化图象,并在横纵坐标中标出相应的值.取线框刚进入磁场时                                                                                                                                                                                                 x=0,电流
                   E           BLv
流        I=             =                    
在线框中顺时针流动方向为正R                     R                                                             .                                                                                    【导学号:97192022】 
                                                                                                                                          R           3
               cd       两端的电压                                  U             =E-Ir                          =BL                 -I             =          BL          . 
                                                                     c d                              c d                   v             4           4            v


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                   (2)cd                                           中的电流                                                                                I           随                        x             变化的图线如图所示 


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

                                                                                                                                               BLv                                                  3
                   【答案】                                                                                                (1)                                                                                    BL                                                   (2)                              见解析 
                                                                                                                                                         R                                          4                                v


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                                                                                                                                                         1.用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和
方向(感应电流方向是电源内部电流的方向). 
                                                                                                                                                         2.根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路. 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         ΔΦ
                                                                                                                                                         3.根据                                                                                                                                                                                                                                                                                                      E=BL                                                                                                                                                                                                                                                                                      或                                                                                                           E=n                                                                                                                                                                                                                                                                        结合闭合电路欧姆定律,串、并联电路知识和
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        v                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 Δt
电功率、焦耳定律等关系式联立求解. 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
               [先填空] 
               1.电磁感应现象中产生的电能是通过_______________转化而来的. 
     电      磁      感      应      中      的      能      量      转      化 
               2.克服安培力做了多少功,就有多少_____产生,而这些电能又通过电流

            克服安培力做功
做功而转化为其他形式的能.电能                                                                                   


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                                                                                                                                                         (1)定义:直流电动机模型通电后,线圈因受________而转动,切割磁感线
产生的感应电动势. 
                                                                                                                                                         (2)方向:与外加电压的方向______. 
                                                                                                                                                  安培力

                                                                                                  相反                                                     (3)决定因素:电动机线圈转动______,反电动势越大. 
                                                                                                        越快


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
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                                                                  1.无论“磁生电”还是“电生磁”都必须遵循能量守恒定律.(  ) 
                                                                  2.在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落直至穿过线圈过程中,磁铁下落
过程中机械能守恒.(  ) 

                                                                  [后思考] 
                                                                  在闭合线圈上方有一条形磁铁,自由下落直至穿过线圈过程中,能量是如

                                                                                     √
何转化的?×                                                                                                                                                               


                                                                  【提示】                                                                                                                                                                线圈增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的. 


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               [合作探讨] 
               如图               1•5•6             所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾角为                                                                                                                                           θ,导轨下端接
有电阻                     R,匀强磁场垂直于斜面向上.质量为                                                                                                               m、电阻不计的金属棒                                                                 ab        在沿斜
面与棒垂直的恒力                                                      F     作用下沿导轨匀速上滑,上升高度为                                                                                                           h. 
                                                                                                                                                                           
                                                                                                                            图        1•5•6 


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                    【提示】                                               金属杆                               ab          在上滑过程中切割磁感线产生感应电流,感应电流受

安培力,方向沿斜面向下.金属杆共受拉力、重力、支持力、安培力四个力.其探讨      1:试说明此过程中受哪些力作用?做功情况怎样? 

中支持力不做功,拉力做正功,重力和安培力做负功. 
                    探讨                        2:上述过程中,试分析克服安培力做功与回路中产生热量的转化关
系? 

                    【提示】                                               安培力做负功,机械能转化为电能而产热. 


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                                                                                                                                                         1.由磁场变化引起的电磁感应现象中,磁场能转化为电能,若电路是纯电
阻电路,转化过来的电能将全部转化为电阻的内能. 
                                                                                                                                                         2.由相对运动引起的电磁感应现象中,通过克服安培力做功,把机械能或
其他形式的能转化为电能.克服安培力做多少功,就产生多少电能.若电路是

纯电阻电路,转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能. 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
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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(  )                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     【导学号:97192204】 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          
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                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
       A.金属杆                            ab      上滑过程与下滑过程通过电阻                                                                           R     的电荷量一样多 
                                                                                                                                                                                                                1
       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大于                                                                                                                                           m       2 
                                                                                                                                                                                                                2       v0
       C.金属杆                            ab      上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等 
       D.金属杆                            ab      在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热 


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                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ΔΦ                                                                                                                                                                                     BS
                                                                                                                                                         【解析】                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           金属杆在轨道上滑行时平均电动势                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         E=                                                                                                                                                                                                                                     =                                                                                                                                                                 ,通过的电荷量
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       t                                                                                                                                                                           t
                                                                                                                                                                                                                                                               BS                                                                                                                                                                                      BS
Q=It=                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               t=                                                                                                                                                                                      ,故上滑和下滑时通过电阻                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            R                                                                 的电荷量相同;根据能量守恒定律
                                                                                                                                                                                                                                                                        Rt                                                                                                                                                                                                R
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           1
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减少的动能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           2

                                                                                             2
mv0,金属杆                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ab                                                                                                              上滑过程与下滑过程中所受摩擦力大小相等,移动的位移大小
相等,故因摩擦而产生的内能一定相等,根据能量守恒定律可知整个过程中损

失的机械能等于装置产生的焦耳热和摩擦产生的能量之和.故                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           A、C                                                                                                                                                                                                     正确,B、
D                                                                         错误. 


                                                                                                                                                         【答案】                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           AC 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                                                                                                                                                         4.(多选)如图                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     1•5•8                                                                                                                                                                                   所示,两根足够长的光滑导轨竖直放 
置,间距为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              L,底端接阻值为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               R                                                                 的电阻.将质量为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 m                                                                          的金属棒 
悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨 
所在平面与磁感应强度为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    B                                                                  的匀强磁场垂直,除电阻                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     R                                                                 外其余 
电阻均不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                (  )                                                                                                                                                                                                                                               【导学号:97192023】 
                                                                                                                                                         A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         g 
                                                                                                                                                         B.金属棒向下运动时,流过电阻                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         R                                                                  的电流方向为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           a→b 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           B2L2v
                                                                                                                                                         C.金属棒的速度为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    v                                                        时,所受的安培力大小为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     F=                                                                                                                                                                                                                                                                                                             
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                                                                                                                                                         D.电阻                                                                                                                                                                                                                                                                                                             R                                                                 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                                                                                                                                                         【解析】                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 金属棒刚释放时,弹簧处于原长,此时弹力为零,又因此时速
度为零,因此也不受安培力作用,金属棒只受重力作用,其加速度应等于重力

加速度,故选项                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               A                                                                                  正确;金属棒向下运动时,由右手定则可知,在金属棒上电
流方向向右,电阻等效为外电路,其电流方向为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       b→a,故选项                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          B                                                                      错误;金属棒
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          B2L2v
速度为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 时,安培力大小为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 F=BIL,I=BL                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       /R,由以上两式得                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       F=                                                                                                                                                                                                                                                                                                           ,故选
                                                                                                                                                                                                                                                          v                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             v                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   R
项                                                                                                           C                                                                                  正确;金属棒下落过程中,由能量守恒定律知,金属棒减少的重力势能转
化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能以及电阻                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             R                                                                   上产生的内能,因此选项                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      D                                                                             错
误. 


                                                                                                                                                         【答案】                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           AC 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                                                                                                                                                         5.如图                                                                                                                                                                                                                                                                                            1•5•9                                                                                                                                                                                   所示,竖直固定的光滑                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           U                                                                         形金属导轨                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              MNOP                                                                                                                                                                                                                                         每 
米长度的电阻为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     r,MN                                                                                                                                                                                                                                             平行于                                                                                                                                                                                                                                                      OP,且相距为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   l,磁感应强度为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          B 
的匀强磁场与导轨所在平面垂直.有一质量为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              m、电阻不计的水 
平金属杆                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ab                                                                                              可在导轨上自由滑动,滑动过程中与导轨接触良好且 
保持垂直.将                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ab                                                                                              从某一位置由静止开始释放后,下滑                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               h                                                         高度时速 
度达到最大,在此过程中,电路中产生的热量为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Q,以后设法让杆                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           ab                                                                                              保持这个
速度匀速下滑,直到离开导轨为止 .求: 
                                                                                                                                                         (1)金属杆匀速下滑时的速度; 

                                                                                                                                                                                                                                                   匀速下滑过程中通过金属杆的电流                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                与时间                                                                                                                                                                                                                                                                                                的关系
                                                                                                                                                         (2)图                                                                                             1•5•9                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       I                                                                                                                                                                                                                                                                                                     t                                                                                                                                                                                                                                                                              .                                                          
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   【导学号:97192024】 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
                                                                                                                                                         【解析】                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           (1)金属杆                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ab                                                                                                        由静止释放到刚好达最大速度                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  vm                                                                                         的过程中,由能
量守恒定律可得 
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                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     vm                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    m

                                                                                                                                                         (2)设金属杆刚达到最大速度时,电路总电阻为                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         R0.ab                                                                                                                                                                                          杆达最大速度时有                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   mg
=BIl② 

                                                                                                                                                         E=Blvm                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ③ 
                                                                                                                                                                                                                                                                          E
                                                                                                                                                         I=                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ④ 
                                                                                                                                                                                                                                                               R0


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
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                                       由②③④得                                                                                               mg=                                                                                        ,再经时间                                                                                              t,电路总电阻                                                                                                                    R=R0-2rvmt,则                                                                                                                                           I=                                   =
                                                                                                                                                                                                     R0                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             R

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             R                       
                                                                                                                                                                                                                                                         Blmg
                                       联立以上各式解得                                                                                                                                                     I=                                                                                                                      . 
                                                                                                                                                                                                                              B2l2-2rmgt

                                                                                                                                                                                                                                       2Q                                                                                                                   Blmg
                                       【答案】                                                                                           (1)                                              2gh-                                                                                      (2)I=                                                                                                                                          
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                                                                                                                                                         (1)利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做
的功. 
                                                                                                                                                         (2)利用能量守恒求解:相应的其他能量的减少量等于产生的电能. 
                                                                                                                                                         (3)利用电路特征求解:通过电路中所消耗的电能来计算. 


                                                                              上一页                         返回首页                                下一页
学业分层测评(四)
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