第十二章 第 1 课时 交变电流的产生和描述-2023高考物理【直击双1流】一轮复习讲义训练题组

设金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小为 FA,则有 FA = BIL, 联立以上各式,解得 FA = 0. 18 N,v = 1. 5 m/ s. (2) 设金属棒与导体框之间的动摩擦因数为μ,金属棒所受摩擦力为Ff ,导体 框刚进入磁场时的速度为 vM .金属棒进入磁场后,对其进行受力分析,根据受 力平衡有 FA - Ff = mgsin α, Ff = μmgcos α, 金属棒在磁场中运动的过程中,导体框做匀加速运动时,有 Mgsin α - Ff = Ma1, 金属棒刚离开磁场时导体框在磁场中匀速运动,则有 B2L2vM R + Ff = Mgsin α, 又由运动学公式有 v2M - v 2 = 2a1s0, 联立解得 vM = 2. 5 m/ s,Ff = 0. 06 N,m = 0. 02 kg,μ = 0. 375. (3) 金属棒离开磁场后加速,导体框先匀速运动,直到与金属棒共速后加速, 对金属棒,有 mgsin α + Ff = ma2, vM = v + a2t, 则导体框匀速运动的距离 x = vM t, 联立解得 x = 5 18 m. 10. 【答案】F = 2B2v r x, 0 ≤ x ≤ 2 2 l0 2B2v r ( 2 l0 - x), 2 2 l0 < x ≤ 2 l0 ì î í ï ï ïï 【解析】 当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为 l 时,由法拉第电磁感 应定律知,导体棒上感应电动势的大小为 E = Blv　 ①, 由欧姆定律可知,流过导体棒的感应电流为 I = E R 　 ②, 式中,R 为这一段导体棒的电阻.根据题意有 R = rl　 ③, 此时导体棒所受安培力的大小为 F = BlI　 ④, 由题设和几何关系有 l = 2x, 0 ≤ x ≤ 2 2 l0 2( 2 l0 - x), 2 2 l0 < x ≤ 2 l0 ì î í ï ï ïï 　 ⑤, 联立 ①②③④⑤ 式得 F = 2B2v r x, 0 ≤ x ≤ 2 2 l0 2B2v r ( 2 l0 - x), 2 2 l0 < x ≤ 2 l0 ì î í ï ï ïï 　 ⑥. 11. 【答案】(1)0. 08 V 　 (2)0. 016 N,方向垂直于 ab 向左 　 (3)0. 064 W 【解析】(1) 在 t = 0 到 t = 0. 1 s 的时间 Δt 内,磁感应强度的变化量 ΔB = 0. 2 T,设穿过金属框的磁通量的变化量为 ΔΦ,有 ΔΦ = ΔBl2 　 ①, 由于磁场均匀变化,金属框中产生的电动势是恒定的,有 E = ΔΦ Δt 　 ②, 联立 ①② 式,代入数据解得 E = 0. 08 V　 ③. (2) 设金属框中的电流为 I,由闭合电路欧姆定律,有 I = E R 　 ④, 由题图可知,t = 0. 05 s 时,磁感应强度为B1 = 0. 1 T,金属框ab边受到的安 培力 F = IlB1 　 ⑤, 联立 ③④⑤ 式,代入数据解得 F = 0. 016 N　 ⑥, 方向垂直于 ab 向左. (3) 在 t = 0 到 t = 0. 1 s 时间内,金属框中电流的电功率 P = I2R　 ⑦, 联立 ③④⑦ 式,代入数据解得 P = 0. 064 W　 ⑧. 【规律总结】 闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动, 在回路中将产生感应电动势和感应电流. 因而考题中常涉及电流、电压、电 功等的计算,也可能涉及电磁感应与动力学、动量、能量的综合. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第十二章　交变电流 第 1 课时 　 交变电流的产生和描述 1. D　 【解析】感应电动势的有效值为E = Em 2 = 6 2 2 V = 6 V,电压表测量的是 小灯泡两端的电压,即U = E R + r R = 6 9 + 1 × 9 V = 5. 4 V,故A错误;交变电 流的周期为 T = 0. 02 s,一个周期内电流方向改变 2 次,1 s 内电流方向改变 100 次,故 B 错误;线圈在磁场中匀速转动的角速度为 ω = 2π T = 2π 0. 02 = 100π rad / s,故C错误;在0. 01 s时刻,感应电动势为0,线圈处于中性面位置, 穿过线圈的磁通量最大,故 D 正确. 2.ABD　 【解析】 当线圈在