20xx教科版高中物理選修一模塊檢測(cè)b-wenkub.com
2024-11-24 18:24 本頁(yè)面
【正文】 t＝ B2L3v4R 15． (12 分 )圖 14 甲所示 ， 光滑且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌 MN、 PQ平行地固定在同一水平面上 ， 兩導(dǎo)軌間距 L＝ m， 電阻 R＝ Ω ， 導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量 m＝ kg的金屬桿 ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻 r＝ Ω ， 導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì) ． 整個(gè)裝 置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ， 磁場(chǎng)方向豎直向下 ． 現(xiàn)用一水平外力 F水平向右拉金屬桿 ，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng) ， 在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好 ， 若理想電壓表的示數(shù) U隨 時(shí)間 t變化的關(guān)系如圖乙所示 ． 從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)經(jīng) t＝ s 時(shí) ， 求： 圖 14 (1)通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向； (2)金屬桿的速度大??； (3)外力 F的瞬時(shí)功率 ． 答案 (1) A b→ a (2) m/s (3) W 解析 (1)由圖像可知 ， t＝ s 時(shí)的 U＝ V 此時(shí)電路中的電流 (即通過(guò)金屬桿的電流 )I＝ UR＝ A 用右手定則判斷出 ， 此時(shí)電流的方向?yàn)橛?b指向 a (2)金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝ I(R＋ r)＝ V 因 E＝ BLv， 所以 s 時(shí)金屬桿的速度大小 v＝ EBL＝ m/s (3)金屬桿速度為 v時(shí) ， 電壓表的示數(shù)應(yīng)為 U＝ RR＋ rBLv 由圖像可知 ， U與 t成正比 ， 由于 R、 r、 B及 L均為不變量 ， 所以 v與 t成正比 ， 即金 屬桿應(yīng)沿水平方向向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) ． 金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度 a＝ vt＝ m/s2 根據(jù)牛頓第二定律 ， 在 s 末時(shí)對(duì)金屬桿有 F－ BIL＝ ma， 解得 F＝ N 此時(shí) F的瞬時(shí)功率 P＝ Fv＝ W 16． (10 分 )如圖 15 所示為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖 ， 其矩形線圈的長(zhǎng)度 ab＝ m， 寬度 bc＝ m， 共有 n＝ 100匝 ， 總電阻 r＝ Ω ， 可繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸 OO′轉(zhuǎn)動(dòng) ． 線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中 ， 與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個(gè) “ V， W” 的燈泡 ， 當(dāng)線圈以角速度 ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ， 小燈泡消耗 的功率恰好為 W． (不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與電刷的摩擦 ) 圖 15 (1)推導(dǎo)發(fā)電機(jī)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值的表達(dá)式 Em＝ nBSω(其中 S 表示線圈的面積 )； (2)求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω； (3)線圈以上述角速度轉(zhuǎn)動(dòng) 100 周過(guò)程中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能 ． 答案 (1)見解析 (2) rad/s (3) 102 J 解析 (1)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 ， 設(shè) ab 邊的線速度為 v， 該邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E1＝ BLabv 線圈的 cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E2＝ BLcdv 線圈產(chǎn)生的總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： Em＝ n(E1＋ E2) 因?yàn)?Lab＝ Lcd， 所以 Em＝ 2nBLabv 線速度 v＝ ω 模塊檢測(cè) B (時(shí)間： 90 分鐘 滿分： 100 分 ) 一、單項(xiàng)選擇題 (本大題共 6 小題 ， 每小題 4 分 ， 共 24分 ． 在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中 ，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求 ， 選對(duì)或不答的得 0 分 ) 1. 圖 1 將一個(gè)閉合金屬環(huán)用絲線懸于 O 點(diǎn) ， 如圖 1 所示 ． 虛線左邊有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 而右邊沒(méi)有磁場(chǎng) ． 下列的現(xiàn)象能夠發(fā)生的是 ( ) A． 金屬環(huán)的擺動(dòng)不會(huì)停下來(lái) ， 一直做等幅擺動(dòng)
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