11.14电磁感应中含电容类综合问题（解答题一）过关检测-高考物理一轮复习.docx

11.14电磁感应中含电容类综合问题（解答题一） 1．如图所示，水平平行板电容器板间距离，两竖直固定平行且光滑的导轨间距，整个装置处于磁感应强度大小、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。一长度也为的导体棒ab嵌在导轨中，在沿导轨向右的拉力F作用下以的速度滑导轨向右匀速滑动。电容器内有一质量的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动。已知电阻，ab的电阻，其他电阻均不计，导体棒与导轨接触良好，取。求 (1)拉力F的大小及电阻R消耗的电功率P； (2)油滴所带电荷量的绝对值。 2．如图，两根相距L的平行光滑金属导轨水平放置，一端与电容为C的电容器相连。在导轨之间x0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场，磁感应强度B=kx，其方向与导轨平面垂直。一根质量为m的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直。棒在水平外力作用下从x=0处以速度v沿导轨向右匀速运动，所有电阻不计。求∶ （1）金属棒在x=x1处时电容器所带的电荷量Q1； （2）电路中的电流i； （3）金属棒在x=x2处时电容器储存的电能。 3．如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨水平放置，间距为，定值电阻，电容器电容为，磁感应强度大小的匀强磁场垂直于导轨平面向上。有一质量为、电阻不计的导体棒与导轨垂直放置且接触良好，仅闭合，在水平外力作用下运动。电阻两端电压随时间变化的规律如图乙所示，重力加速度为。 (1)求的加速度大小； (2)求从开始运动内通过的电荷量； (3)若开始时断开，闭合后，导体棒受到大小为导体棒重力一半的水平拉力作用，试分析导体棒的运动状态。 4．如图所示，两足够长的平行金属导轨MN、PQ之间的距离L＝1m，导轨平面与水平面的夹角＝37°，导轨电阻不计。磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场垂直导轨平面斜向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，与导轨间的动摩擦因数，且始终与导轨接触良好。金属棒的质量m＝1kg、电阻不计，定值电阻R=2，电容C＝3C﹒V－1。重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6， cos37°=0.8。现将金属棒由静止释放，求： (1)将开关接到1时，金属棒下滑的最大速度； (2)将开关接到2时，金属棒下滑的距离为1m时的速度。 5．如图所示，有两光滑平行金属导轨，倾斜部分和水平部分平滑连接，、段用特殊材料制成，光滑不导电，导轨的间距，左侧接的定值电阻，右侧接电容的电容器，区域、区域均存在垂直于导轨所在平面向下、磁感应强度的匀强磁场，区域长。金属杆、的长度均为，质量均为，的电阻为，的电阻不计。金属杆从距水平部分的高度处由静止滑下，金属杆静止在区域，金属杆与金属杆发生弹性碰撞后进入区域，最终稳定运动。求： （1）金属杆刚进入区域时通过电阻的电流； （2）金属杆刚离开区域时的速度的大小； （3）金属杆稳定运动时的速度的大小； （4）整个运动过程中金属杆上产生的焦耳热。 6．如图甲所示，金属线圈与水平放置的平行板电容器两个极板相连。金属线圈置于如图乙所示的磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，每段时间内磁感应强度随时间的变化率均为=2T/s。t=0时，将一带电油滴从电容器正中央位置由静止释放，油滴在两板间上下运动又恰与两极板不相撞。油滴无论在下降还是上升过程中，都只有一段时间没有磁场。不考虑平行板电容器的边缘效应及磁场变化对虚线左侧的影响。已知线圈匝数N=200，面积S=100㎡，两极板间距d=20cm，油滴质量m=1.0×10-6kg，电荷量q=1.0×10-6C，重力加速度g=10m/s2求： （1）存在磁场的时间内线圈中产生的感应电动势的大小及油滴在电场中的加速度大小； （2）油滴释放后第一次下降至最低点的过程中电场力的冲量大小； （3）图中t2、t3和tn的表达式。 7．如图所示，中间开有小孔O、O′，间距为3d的两正对金属板M、N水平放置，分别用导线与间距为L的平行金属导轨连接，导轨两端接入阻值均为R的两定值电阻，导轨电阻不计。导轨所在部分区域存在匀强有界磁场I、Ⅱ，两磁场相邻，宽度均为d，磁感应强度大小均为B，其中磁场I方向垂直纸面向外，磁场Ⅱ方向垂直纸面向里。阻值为R的金属杆ab与导轨垂直且接触良好，杆ab在外力作用下以速度v0向右始终匀速运动。某时刻杆ab进入磁场I，同时一带电量为+q的小球以一定速度自小孔O竖直向下射入两板间，杆ab在磁场I中运动时，小球恰好能匀速下落；杆ab从磁场I右边界离开时，小球恰好从孔O′离开，忽略极板间充放电时间。重力加速度为g。 （1）求杆ab在磁场I中运动时通过每个电阻R的电流； （2）求小球的质量m和小球从O点射入两板间的初速度大小； （3）将磁场I和Ⅱ的磁感应强度均增大到原来的k倍，杆ab进入磁场I的速度v0和小球从O点射入两板间的初速度均不变，发现小球一直竖直向下运动且从O′孔离开时的速度与其初速度相等，求k值。