4.下列有关地貌成因的叙述,错误的是 ( )
A.黄土高原的黄土是由风力挟带的粉砂、尘土堆积而成的
B.长江三峡是冰川侵蚀形成的U形谷
C.内蒙古高原西部的大片戈壁和裸岩荒漠是风化作用和风力作用的产物
D.塔克拉玛干沙漠中的沙丘和沙垄是典型的风积地貌
右图示意世界某种气候类型的局部分布地区,据此回答2-3题。
2、②地区最热月均温约为24℃~28℃,③地区西海岸最热月均温约为16℃~21℃,导致这种气温差别的最主要因素是 ( )
A.纬度位置 B.海陆位置
C.洋流 D.地形
3、该气候影响下的农作物一般具有 ( ) ( )
A.耐低温干燥的特点
B.耐高温干燥的特点
C.喜高温多雨的特点
D.喜阴喜湿的特点
在地表形态的形成过程中,内、外力同时起作用,而在一定时间和地点往往是某一种作用占优势,它们的作用结果也往往交织在一起。据此回答。
下图为某地区等高线地形图,有一公路沿河兴建。据图回答。
1、若河水暴涨,最可能被水冲毁,使行车受阻的路段是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.(电磁感应+动力学+电路+能量)如图所示,无限长金属导轨ac、bd固定在倾角为θ=53°的光滑绝缘斜面上,轨道间距L,底部接一阻值为R的电阻,上端开口。垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B。一质量为m、长度可认为L、电阻为R/2的金属棒MN与导轨接触良好,MN与导轨间动摩擦因数μ=1/3,电路中其余电阻不计。现用一质量为3m的物体P通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与MN相连,绳与斜面平行.由静止释放P,不计空气阻力,当P下落高度h时,MN开始匀速运动(运动中MN始终垂直导轨)。
(1)求MN棒沿斜面向上运动的最大速度。
(2)MN棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热和流过电阻R的总电量各是多少?
解:(1)如图所示,在MN棒做加速度时,由于V的增加,安培力F变大,棒在做加速度逐渐减小的加速运动,当a=0时,MN棒速度最大的为Vm,即匀速运动的速度,则
T=3mg=mgsinθ+F+μmgcosθ ……3分
F=BIL=B2L2Vm/(R+R/2) …………3分
Vm =(1分)
(2)由系统的总能量守恒可知,系统减小的重力势能等于系统
增加的动能、焦耳热、摩擦而转化的内能之和:
QR=μmghcosθ=0.2mgh 1分
3mgh-mghsinθ= QR +Q +(m+3m)/2 …………3分
Q= …………1分
又因为流过电路的电量q= q=Et/(R+r) E=△φ/t …… 2分
q=△φ/(R+R/2)=2BLh/3R …………2分
1.(电磁感应+电路)如图所示,由粗细均匀的电阻丝绕成的矩形导线框abcd固定于水平面上,导线框边长
=L,
=2L,整个线框处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,导线框上各段导线的电阻与其长度成正比,已知该种电阻丝单位长度上的电阻为
,
的单位是Ω/m.今在导线框上放置一个与ab边平行且与导线框接触良好的金属棒MN,MN的电阻为r,其材料与导线框的材料不同.金属棒MN在外力作用下沿x轴正方向做速度为v的匀速运动,在金属棒从导线框最左端(该处x=0)运动到导线框最右端的过程中:
(1)请写出金属棒中的感应电流I随x变化的函数关系式;
(2)试证明当金属棒运动到bc段中点时,MN两点间电压最大,并请写出最大电压Um的表达式;
(3)试求出在此过程中,金属棒提供的最大电功率Pm;
(4)试讨论在此过程中,导线框上消耗的电功率可能的变化情况.
解:((1) E= BLv,
(2)M、N两点间电压,当外电路电阻最大时,U有最大值
。.
因为外电路电阻,当
,即x=L时,R有最大值,所以x=L时,即金属棒在bc中点时M、N两点间电压有最大值,即
。
(3)
(4)外电路电阻,
。
当r<,即r<
时,导线框上消耗的电功率先变小,后变大;当
< r<
,即
<r<
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小,再变大,再变小;当r>
,即r>
时,导线框上消耗的电功率先变大,后变小.
4. 如图11-9所示,竖直平面内有足够长的金属导轨,轨距0.2m,金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,ab的电阻为0.4Ω,导轨电阻不计,导轨ab的质量为0.2g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁应强度为0.2T,且磁场区域足够大,当ab导体自由下落0.4s时,突然接通电键K,则:(1)试说出K接通后,ab导体的运动情况。(2)ab导体匀速下落的速度是多少?( g取10m/s2)
[错误](1)K闭合后,ab受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用。合力竖直向下,ab仍处于竖直向下的加速运动状态。随着向下速度的增大,安培力增大,ab受竖直向下的合力减小,直至减为0时,ab处于匀速竖直下落状态。
[错解原因]上述对(l)的解法是受平常做题时总有安培力小于重力的影响,没有对初速度和加速度之间的关系做认真的分析。不善于采用定量计算的方法分析问题。
[分析解答](1)闭合K之前导体自由下落的末速度为v0=gt=4(m/s)
K闭合瞬间,导体产生感应电动势,回路中产生感应电流。ab立即受到一个竖直向上的安培力。
此刻导体棒所受到合力的方向竖直向上,与初速度方向相反,加速
所以,ab做竖直向下的加速度逐渐减小的变减速运动。当速度减小至F安=mg时,ab做竖直向下的匀速运动。
[评析]本题的最大的特点是电磁学知识与力学知识相结合。这类的综合题本质上是一道力学题,只不过在受力上多了一个感应电流受到的安培力。分析问题的基本思路还是力学解题的那些规矩。在运用牛顿第二定律与运动学结合解题时,分析加速度与初速度的关系是解题的最关键的第一步。因为加速度与初速度的关系决定了物体的运动。
3. 如图11-7所示装置,导体棒AB,CD在相等的外力作用下,沿着光滑的轨道各朝相反方向以0.lm/s的速度匀速运动。匀强磁场垂直纸面向里,磁感强度B=4T,导体棒有效长度都是L=0.5m,电阻R=0.5Ω,导轨上接有一只R′=1Ω的电阻和平行板电容器,它的两板间距相距1cm,试求:(l)电容器及板间的电场强度的大小和方向;(2)外力F的大小。
[常见错解]错解一:导体棒CD在外力作用下,会做切割磁感线运动,产生感应电动势。对导体棒AB在力F的作用下将向右做切割磁感线运动,根据右手定则可以判断出感应电动势方向向上,同理可分析出导体棒CD产生的感生
,Uab=0,所以电容器两极板ab上无电压,极板间电场强度为零。
错解二:求出电容器的电压是求电容器板间的电场强度大小的关键。由图11-7看出电容器的b板,接在CD的C端导体CD在切割磁感线产生感应电动势,C端相当于电源的正极,电容器的a接在AB的A端。导体棒AB在切割磁感线产生感应电动势,A端相当于电源的负极。导体棒AB,CD产生的电动势大小又相同,故有电容器的电压等于一根导体棒产生的感应电动势大小。UC=Blv=4×0.5×0.l=0.2(V)
根据匀强电场场强与电势差的关系
由于b端为正极,a端为负极,所以电场强度的方向为b→a。
[错解原因]错解一:根据右手定则,导体棒AB产生的感应电动势方向向下,导体棒CD产生的感应电动势方向向上。这个分析是对的,但是它们对整个导体回路来说作用是相同的,都使回路产生顺时针的电流,其作用是两个电动势和内阻都相同的电池串联,所以电路中总电动势不能相减,而是应该相加,等效电路图如图11-8所示。
错解二:虽然电容器a板与导体AB的A端是等势点,电容器b板与导体CD的C端是等电势点。但是a板与b板的电势差不等于一根导体棒切割磁感线产生的电动势。a板与b板的电势差应为R′两端的电压。
[分析解答]导体AB、CD在外力的作用下做切割磁感线运动,使回路中产生感应电流。
电容器两端电压等于R′两端电压UC=UR′=IR′0.2×1=0.2(V)
回路电流流向D→C→R′→A→B→D。所以,电容器b极电势高于a极电势,故电场强度方向b→a。
[评析]从得数上看,两种计算的结果相同,但是错解二的思路是错误的,错在电路分析上。避免错误的方法是在解题之前,画 出该物理过程的等效电路图,然后用电磁感应求感应电动势,用恒定电流知识求电流、电压和电场知识求场强,最终解决问题。
2.如图11-3所示,直角三角形导线框ABC,处于磁感强度为B的匀强磁场中,线框在纸面上绕B点以匀角速度ω作顺时针方向转动,∠B=60°,∠C=90°,AB=l,求A,C两端的电势UAC。
[错解]把AC投影到AB上,有效长度AC′,根据几何关系(如图11-4),
[错解原因]此解错误的原因是:忽略BC,在垂直于AB方向上的投影BC′也切割磁感线产生了电动势,如图11-4所示。
[分析解答]
该题等效电路ABC,如图11-5所示,根据法拉第电磁感应定律,穿过回路 ABC的磁通量没有发生变化,所以整个回路的ε总=0 ①
设AB,BC,AC导体产生的电动势分别为ε1、ε2、ε3,电路等效于图11-5,故有ε总=ε1+ε2+ε3 ②
[评析]
注意虽然回路中的电流为零,但是AB两端有电势差。它相当于两根金属棒并联起来,做切割磁感线运动产生感应电动势而无感应电流。
复习指导:①回归课本夯实基础,仔细看书把书本中的知识点掌握到位
②练习为主提升技能,做各种类型的习题,在做题中强化知识
③整理归纳举一反三,对易错知识点、易错题反复巩固
④电磁感应中能量问题的解题思路:
⑴明确研究对象、研究过程
⑵进行正确的受力分析、运动分析、感应电路分析及相互制约关系
⑶明确各力的做功情况及伴随的能量转化情况。
⑷利用动能定理、能量守恒定律或功能关系列方程求解
⑤解决感应电路综合问题的一般思路
⑴先做“源”的分析:分离出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r
⑵再进行“路”的分析:分析电路结构,弄清串并联关系,求出相关部分的电流大小,以便安培力的求解
⑶然后是“力”的分析:分析力学研究对象的受力情况,尤其注意其所受的安培力
⑷在后是“动”的分析:根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型
⑸最后是“能”的分析:寻找电磁感应过程和力学对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系。
1.如图11-2所示,以边长为50cm的正方形导线框,放置在B=0.40T的身强磁场中。已知磁场方向与水平方向成37°角,线框电阻为0.10Ω,求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量。
[错解]线框在水平位置时穿过线框的磁通量
Φ1=BScos53°=6.0×10-2
线框转至竖直位置时,穿过线框的磁通量Φ2=BScos37°=8.0×10-8(Wb)
这个过程中的平均电动势
通过导线横截面的电量
[错解原因]磁通量Φ1=BScosθ,公式中θ是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角。若θ<90°时,Φ为正,θ>90°时,Φ为负,所以磁通量Φ有正负之分,即在线框转动至框平面与B方向平行时,电流方向有一个转变过程。错解就是忽略了磁通量的正负而导致错误。
[分析解答]设线框在水平位置时法线(图11-2中n)方向向上,穿过线框的磁通量
Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb
当线框转至竖直位置时,线框平面的法线方向水平向右,与磁感线夹角θ=143°,穿过线框的磁通量Φ1=BScos143°=-8.0×10-2Wb
通过导线横截面的电量
[评析]通过画图判断磁通量的正负,然后在计算磁通量的变化时考虑磁通量的正负才能避免出现错误。
4. 如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图,F0已知。求:
(1)棒ab离开磁场右边界时的速度。
(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能。
(3)d0满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动。
点拨:电磁感应中的能量问题
(1)设离开右边界时棒ab速度为,则有
1分
1分
对棒有: 1分
解得: 1分
(2)在ab棒运动的整个过程中,根据动能定理:
2分
由功能关系:
解得: 2分
(3)设棒刚进入磁场时的速度为,则有
2分
当,即
时,进入磁场后一直匀速运动; 2分
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