高考物理第二輪復(fù)習(xí)第講電磁感應(yīng)中的電容課后練習(xí)

1、-2第 19 講電磁感應(yīng)中的電容題一：電阻 r、電容 c 與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，n 極朝下， 如圖所示?，F(xiàn)使磁鐵開始自由下落，在 n 極接近線圈上端的過程中，流過 r 的電流方向和電 容器極板的帶電情況是（ ）a 從 a 到 b，上極板帶正電b 從 a 到 b，下極板帶正電c 從 b 到 a，上極板帶正電d 從 b 到 a，下極板帶正電題二：如圖甲所示，等離子氣流由左邊連續(xù)以v 射入 p 和 p 兩板間的勻強(qiáng)磁場中，ab 直導(dǎo)0 1 2線與 p 、 p 連接，線圈 a 與直導(dǎo)線 cd 連接。線圈 a 內(nèi)有隨圖乙所示的變化磁場，且磁場 b 1 2的正方向規(guī)定為向左。則

2、下列說法正確的是（ ）a 01 s 內(nèi) ab、cd 導(dǎo)線互相排斥b 12 s 內(nèi) ab、cd 導(dǎo)線互相排斥c 23 s 內(nèi) ab、cd 導(dǎo)線互相排斥d 34 s 內(nèi) ab、cd 導(dǎo)線互相排斥題三：如圖所示，水平面內(nèi)有兩根足夠長的平行導(dǎo)軌 l 、 l ，其間距 d =0.5 m ，導(dǎo)軌左1 2端接有電容 c =2 000 f 的電容器。質(zhì)量 m =20 g 的導(dǎo)體棒可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。整個(gè)空間存在著垂直導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度b =2t?，F(xiàn)用一沿導(dǎo)軌方向向右的恒力f =0.22 n作用于導(dǎo)體棒，使導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間 t，速度達(dá)到v =5 m/s

3、，則（ ）a 此時(shí)電容器兩端電壓為10 vb 此時(shí)電容器所帶電荷量為1 10 cc導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，且加速度為t =0.4 sd時(shí)間20 m/s2題四：如圖所示，在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。一水平放置的長度 為 l 的金屬桿 ab 與圓弧形金屬導(dǎo)軌 p、q 緊密接觸，p、q 之間接有電容為 c 的電容器。若 ab 桿繞 a 點(diǎn)以角速度 沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法正確的是（ ）122acac2a電容器與 a 相連的極板帶正電 b電容器與 b 相連的極板帶正電c 電容器的帶電荷量是d 電容器的帶電荷量是cbw l2cbw l2題五：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場中，有一

4、與磁場方向垂直、長度為 l 的金屬桿 ao，已知ab =bc =co =l3，a、c 與磁場中以 o 為圓心的同心圓（都為部分圓?。┙饘佘壍朗冀K接觸良好。一電容為 c 的電容器接在軌道上，如圖所示，當(dāng)金屬桿在與磁場垂直的平面內(nèi)以 o 為軸，以角速度 順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（ ）u =2uabou =2ubabc電容器帶電荷量q =49bl wcd若在 eo 間連接一個(gè)電壓表，則電壓表示數(shù)為零題六：如圖甲所示，在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場中，兩根足夠長的平行光滑金 屬軌道 mn、pq 固定在水平面內(nèi)，相距為 l。一質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒 ab 垂直于 mn、pq 放在軌 道上，與軌道接觸良好

5、。軌道和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)。若軌道左端接一電容器，電容器的電 容為 c，導(dǎo)體棒在水平拉力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。電容器兩極板電勢差隨時(shí)間變化 的圖象如圖乙所示，已知 t 時(shí)刻電容器兩極板間的電勢差為 u 。求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中受到1 1的水平拉力大小。題七：圖中 mn 和 pq 為豎直方向的兩平行足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，間距為 l，電阻不計(jì)。導(dǎo) 軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場垂直，兩端分別接阻值為 2r 的電阻 r 和電容為 c1的電容器。質(zhì)量為 m 、電阻為 r 的金屬桿 ab 始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持良好接觸。桿 ab由靜止開始下滑，在下滑過程中最大的速度為v，整個(gè)電路消耗的最

6、大電功率為 p，則（ ）2a 電容器右極板帶正電b 電容器的最大帶電量為cblv3c桿 ab 的最大速度 v 等于pmgd桿 ab 所受安培力的最大功率為p3題八：如圖所示，水平固定的平行金屬導(dǎo)軌（電阻不計(jì)），間距為 l ，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 、 方向垂直導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌左側(cè)接有一阻值為 r 的電阻和電容為 c 的電容器。一根與導(dǎo)軌接觸良好的金屬導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，阻值為r。導(dǎo)體棒在平行于軌道平面且與導(dǎo)體棒垂直的恒力f的作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。（1） 若開關(guān) s 與電阻相連接，當(dāng)位移為 x 時(shí)，導(dǎo)體棒的速度為 v ，求此過程中電阻 r 上產(chǎn) 生的熱量以及 f

7、 作用的時(shí)間。（2） 若開關(guān) s 與電容器相連接，求經(jīng)過時(shí)間 t 導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量。（電容器未被擊穿）題九：如圖所示，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為 ，間距為 l，導(dǎo)軌上端接有一 平行板電容器，電容為 c。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 b，方向垂直于導(dǎo)軌平 面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為 m 的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直 并良好接觸。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，重力加速度大小為 g。忽略所有電 阻，讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求：（1） 電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；（2） 金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系。題十：如圖所示，

8、一無限長的光滑金屬平行導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場 b 中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面， 導(dǎo)軌平面豎直且與地面絕緣，導(dǎo)軌上 m、n 間接一電阻 r，p、q 端接一對沿水平方向的平行 金屬板，導(dǎo)體棒 ab 置于導(dǎo)軌上，其電阻為 3r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，棒長為 l，平行金屬板間距 為 d。今導(dǎo)體棒通過定滑輪在一物塊拉動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后棒的速度為 v，不計(jì)一切摩擦 阻力。此時(shí)有一帶電量為 q 的液滴恰能在兩板間做半徑為 r 的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且速率也為 v。 重力加速度取 g。求：（1） 棒向右運(yùn)動(dòng)的速度大小；（2） 物塊的質(zhì)量 m。3p m arq n bm4-6-2i =dta =dt222222222abacaba

9、c2eo co+題六：電磁感應(yīng)中的電容題一：d詳解：當(dāng)磁鐵 n 極向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，向下穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可得，感應(yīng)磁場方 向與原來磁場方向相反，再由安培定則可得感應(yīng)電流方向沿線圈盤旋而下，由于線圈相當(dāng)于 電源，線圈下端相當(dāng)于電源正極，則流過 r 的電流方向是從 b 到 a，電容器下極板帶正電， 故 d 正確。題二：cd詳解：由題圖甲左側(cè)電路可以判斷 ab 中電流方向?yàn)橛?a 到 b，由題圖甲右側(cè)電路及題圖乙 可以判斷，02 s 內(nèi) cd 中電流方向?yàn)橛?c 到 d，跟 ab 中的電流同向，因此 ab、cd 相互吸引， 選項(xiàng) a、b 錯(cuò)誤；24 s 內(nèi) cd 中電流方向?yàn)橛?d 到 c

10、，與 ab 中電流方向相反，因此 ab、cd 相互排斥，選項(xiàng) c、d 正確。題三：b詳解：當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到v =5 m/s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e =bdv =5 v，此時(shí)電容器兩端電壓等于電動(dòng)勢 e，即u =e =5 v，選項(xiàng) a 錯(cuò)誤。電容器的帶電荷量q =cu =2 000 10 5 c =1 10 c，選項(xiàng) b 正確。由牛頓第二定律有f -bid =ma，dq又 ，dq =c du，du =bd dvdv， ，聯(lián)立解得a =fm +cb d2，a 為定值，因此導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a =10 m/s2，時(shí)間t =va=0.5 s，選項(xiàng) c、d 錯(cuò)誤。題四：ad詳解：若ab 桿繞 a

11、點(diǎn)以角速度 沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為e =12bl w，由c =qucbl w，解得電容器的帶電荷量是 q = ，選項(xiàng) c 錯(cuò)誤，選項(xiàng) d 正確；根據(jù)右手定2則可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢的方向由 b 指向 a，電容器與 a 相連的極板帶正電，選項(xiàng) a 正確，選 項(xiàng) b 錯(cuò)誤。題五：ac詳解：金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為e =12bl w，u =ac1 1 l 4bl2w- b ( ) 2 w = bl2w 2 2 3 9，ubo1 2 l 2= b ( ) w = bl w 2 3 9，u : u =2 :1 ，故 a 正確。ac bo1 1 2 5u = bl w- b

12、 ( l ) w = bl w2 2 3 18，u : u =8 : 5，故 b 錯(cuò)誤。電容器帶電荷量為q =cu =49bl wc，故 c 正確。u =u 0，故 d 錯(cuò)誤。blcu mu1 1t blt1 1詳解：感應(yīng)電動(dòng)勢與電容器兩極板間的電勢差相等，即blv =u。5111+m m2 222 2222r2 22 22 22 222 2u u由電容器的 ut 圖可知 u = t ，導(dǎo)體棒的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為 v = tt blt1 1u q q可知導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度 a = ，又 c = ， i = ，blt u t1，則cu cui = =t t11。由牛頓第二定律得

13、f =f +ma = 安blcu mu1 1t blt1 1。題七：ac詳解：根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向?yàn)閍b，故右板帶正電荷，a 正確；當(dāng)金屬桿的速度達(dá)到最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢最大，為e =blvm，路端電壓的最大值為u =2r 2e = e 2r +r 3，故電容器的最大帶電量為q =cu =2 cblv3，故 b 錯(cuò)誤；金屬桿速度最大時(shí)，重力與安培力平衡，克服安培力所做的功的功率等于整個(gè)電路消耗的功率，所以有p =fv =mgv，解得最大速度v =pmg，故 c 正確，d 錯(cuò)誤。題八：（1）r 1 mv b l x ( fx - mv ) ， +r +r 2 f f ( r +r )（2

14、）(cblfm +cb l) rt詳解：（1）根據(jù)功能關(guān)系有1fx = mv +q 2，所以電阻r上產(chǎn)生的熱量r r 1 q = q = ( fx - mv )r +r r +r 2，在 f 作用過程中根據(jù)牛頓第二定律有f -bil =ma，對于極短時(shí)間內(nèi)有dq dv f -b l =mdt dt，在純電阻電路中df bl dxdq =i dt = = r +r r +r，聯(lián)立解得mv b l xt = +f f ( r +r )。（2）在 f 作用過程中根據(jù)牛頓第二定律有f -bil =ma，由dq cbl dvi = = =cbla ，可得 f -cb l a =ma dt dt，解得導(dǎo)體

15、棒的加速度為a =fm +cb l，即導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，電路中有恒定的充電電流所以，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量為q =(cblfm +cb l) rt。題九：（1） q =cblv （2） v =m(sin q-mcos m +b l cq)gt詳解：（1）設(shè)金屬棒下滑的速度大小為 v，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 e =blv ， 平行板電容器兩極板之間的電勢差為u =e ，設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為 q，則有c =qu，解得 q =cblv 。（2）設(shè)金屬棒的速度大小為 v 時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為 t，通過金屬棒的電流為 i。金屬棒受到的 安培力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為 f =bli 。安62 22 22 22 2設(shè)在t : t +dt時(shí)間內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為dq，則有i =dqdt，dq也是平行板電容器兩極板在t : t +dt時(shí)間內(nèi)增加的電荷量，則dq =cbl dv。根據(jù)加速度的定義有a =dvdt，金屬棒受到的滑動(dòng)摩擦力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為f =mn，式中，n 是金屬棒對導(dǎo)軌的正壓力的大小，有n =mg cosq，金屬棒在時(shí)刻 t 的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為 a，根據(jù)牛頓第二定律有mg sinq-f - f =ma ，聯(lián)立各式解得 安a =m(sin q-mcos q) m