2019高考物理第二轮复习第19讲电磁感应中的电容[WORD最新可编辑]10948.pdf

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1、第 19 讲 电磁感应中的电容 题一：电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N 极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在 N 极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）A 从a到b，上极板带正电 B 从a到b，下极板带正电 C 从b到a，上极板带正电 D 从b到a，下极板带正电 题二：如图甲所示，等离子气流由左边连续以v0射入1P和2P两板间的匀强磁场中，ab直导线与1P、2P连接，线圈A与直导线cd连接。线圈A内有随图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左。则下列说法正确的是（）A 01 s内ab、cd导线互相排斥 B 12 s内a

2、b、cd导线互相排斥 C 23 s内ab、cd导线互相排斥 D 34 s内ab、cd导线互相排斥 题三：如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨1L、2L，其间距0.5 md，导轨左端接有电容2 000 FC 的电容器。质量20 gm 的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度2 TB。现用一沿导轨方向向右的恒力0.22 NF 作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经过一段时间t，速度达到5 m/sv，则（）A 此时电容器两端电压为10 V B 此时电容器所带电荷量为21 10C C 导体棒做匀加速运动，且加速度为220 m/s

3、D 时间0.4 st 题四：如图所示，在空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一水平放置的长度为L的金属杆ab与圆弧形金属导轨P、Q紧密接触，P、Q之间接有电容为C的电容器。若ab杆绕a点以角速度 沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是（）A 电容器与a相连的极板带正电 B 电容器与b相连的极板带正电 C 电容器的带电荷量是22CBL D 电容器的带电荷量是22CB L 题五：在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知3LabbccO，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆（都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好。一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属

4、杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度 顺时针匀速转动时（）A 2bOacUU B 2abacUU C 电容器带电荷量249QBLC D 若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零 题六：如图甲所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。若轨道左端接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在水平拉力的作用下从静止开始向右运动。电容器两极板电势差随时间变化的图象如图乙所示，已知t1时刻电容器两极板间的电势差为U1。求导体棒运动过程中受到的水平拉

5、力大小。题七：图中MN和PQ为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为L，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，两端分别接阻值为 2R的电阻R1和电容为C的电容器。质量为m、电阻为R的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持良好接触。杆ab由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为v，整个电路消耗的最大电功率为P，则（）A 电容器右极板带正电 B 电容器的最大带电量为3CBLv C 杆ab的最大速度v等于Pmg D 杆ab所受安培力的最大功率为3P 题八：如图所示，水平固定的平行金属导轨（电阻不计），间距为l，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面的匀强磁场中，导轨左侧接有一阻

6、值为R的电阻和电容为C的电容器。一根与导轨接触良好的金属导体棒垂直导轨放置，导体棒的质量为m，阻值为r。导体棒在平行于轨道平面且与导体棒垂直的恒力F的作用下由静止开始向右运动。（1）若开关 S 与电阻相连接，当位移为x时，导体棒的速度为v，求此过程中电阻R上产生的热量以及F作用的时间。（2）若开关 S 与电容器相连接，求经过时间t导体棒上产生的热量。（电容器未被击穿）题九：如图所示，两条平行导轨所在平面与水平面的夹角为 ，间距为L，导轨上端接有一平行板电容器，电容为 C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保

7、持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为 ，重力加速度大小为g。忽略所有电阻，让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：（1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；（2）金属棒的速度大小随时间变化的关系。题十：如图所示，一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B中，磁场方向垂直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝缘，导轨上M、N间接一电阻R，P、Q端接一对沿水平方向的平行金属板，导体棒ab置于导轨上，其电阻为 3R，导轨电阻不计，棒长为L，平行金属板间距为d。今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动，稳定后棒的速度为v，不计一切摩擦阻力。此时有一带电量为q的液滴恰能在两板间做

8、半径为r的匀速圆周运动，且速率也为v。重力加速度取g。求：（1）棒向右运动的速度大小；（2）物块的质量m。PQMRNamb 电磁感应中的电容 题一：D 详解：当磁铁 N 极向下运动时，向下穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可得，感应磁场方向与原来磁场方向相反，再由安培定则可得感应电流方向沿线圈盘旋而下，由于线圈相当于电源，线圈下端相当于电源正极，则流过R的电流方向是从b到a，电容器下极板带正电，故 D 正确。题二：CD 详解：由题图甲左侧电路可以判断ab中电流方向为由a到b，由题图甲右侧电路及题图乙可以判断，02 s 内cd中电流方向为由c到d，跟ab中的电流同向，因此ab、cd相互吸引，选项

9、A、B 错误；24 s内cd中电流方向为由d到c，与ab中电流方向相反，因此ab、cd相互排斥，选项 C、D 正确。题三：B 详解：当棒运动速度达到5 m/sv 时，产生的感应电动势5 VEBdv，此时电容器两端电压等于电动势E，即5 VUE，选项 A 错误。电容器的带电荷量622000 105C1 10CQCU，选项 B 正确。由牛顿第二定律有FBidma，又qit，qC U，UBd v，vat，联立解得22FamCB d，a为定值，因此导体棒做匀加速运动，加速度210 m/sa，时间0.5svta，选项 C、D 错误。题四：AD 详解：若ab杆绕a点以角速度 沿逆时针方向匀速转动，产生的感

10、应电动势为212EBL，由QCU，解得电容器的带电荷量是22CBLQ，选项 C 错误，选项 D 正确；根据右手定则可判断出感应电动势的方向由b指向a，电容器与a相连的极板带正电，选项 A 正确，选项 B 错误。题五：AC 详解：金属杆转动切割磁感线产生的感应电动势大小为212EBL，222114()2239acLUBLBBL，22122()239bOLUBBL，:2:1bOacUU，故 A 正确。2221125()22318abUBLBLBL，:8:5acabUU，故 B 错误。电容器带电荷量为249acQCUBLC，故 C 正确。0eOcOUU，故 D 错误。题六：1111BLCUmUtBL

11、t 详解：感应电动势与电容器两极板间的电势差相等，即BLvU。由电容器的Ut图可知11UUtt，导体棒的速度随时间变化的关系为11UvtBLt，可知导体棒做匀加速直线运动，其加速度11UaBLt，又QCU，QIt，则11CUCUItt。由牛顿第二定律得1111+BLCUmUFFmatBLt安。题七：AC 详解：根据右手定则，感应电动势的方向为ab，故右板带正电荷，A 正确；当金属杆的速度达到最大时，感应电动势最大，为mEBLv，路端电压的最大值为mm2223RUEERR，故电容器的最大带电量为23CBLvQCU，故 B 错误；金属杆速度最大时，重力与安培力平衡，克服安培力所做的功的功率等于整个

12、电路消耗的功率，所以有PFvmgv，解得最大速度Pvmg，故 C 正确，D 错误。题八：（1）21()2RFxmvRr，2 2()mvB l xFF Rr（2）22 2()CBlFrtmCB l 详解：（1）根据功能关系有212FxmvQ，所以电阻R上产生的热量 21()2RRRQQFxmvRrRr，在F作用过程中根据牛顿第二定律有FBIlma，对于极短时间内有qvFBlmtt，在纯电阻电路中Bl xqI tRrRr ，联立解得2 2()mvB l xtFF Rr。（2）在F作用过程中根据牛顿第二定律有FBIlma，由qCBl vICBlatt，可得2 2FCB l ama，解得导体棒的加速度

13、为2 2FamCB l，即导体棒做匀加速运动，电路中有恒定的充电电流 所以，导体棒上产生的热量为22 2()CBlFQrtmCB l。题九：（1）QCBLv（2）2 2(sincos)mvgtmB L C 详解：（1）设金属棒下滑的速度大小为v，则产生的感应电动势为EBLv，平行板电容器两极板之间的电势差为UE，设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，则有QCU，解得QCBLv。（2）设金属棒的速度大小为v时，经历的时间为t，通过金属棒的电流为i。金属棒受到的安培力方向沿导轨向上，大小为FBLi安。设在ttt 时间内流经金属棒的电荷量为Q，则有Qit，Q也是平行板电容器两极板在ttt 时间内增加的

14、电荷量，则QCBL v。根据加速度的定义有vat，金属棒受到的滑动摩擦力方向沿导轨向上，大小为fN，式中，N是金属棒对导轨的正压力的大小，有cosNmg，金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有sinmgFfma安，联立各式解得2 2(sincos)magmB L C。由上式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动，t时刻金属棒的速度大小为2 2(sincos)mvgtmB L C。题十：（1）2grdL（2）2 22B LgrdgRL 详解：（1）设带电液滴的质量为0m，对于液滴有20m vqvBr，0Uqm gd。导体棒匀速运动时有EBLv，4EIR，UIR。由以上各式联立解得2grdvL。（2）对导体棒ab，在水平方向上有mgBIL，则2 22B LgrdmgRL。