“电磁炮”（如图甲）是利用电磁力对弹体加速的新型武器，如图乙所示是“电磁炮”的原理结构示意图。光滑水平加速导轨电阻不计，轨道宽为L = 0.2m。在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B = 1 × 102T，“电磁炮”的弹体总质量m = 0.2kg，其中弹体在轨道间的电阻R = 0.4Ω，电源的内阻r = 0.6Ω，电源能为加速弹体提供的电流I = 4 × 103A，不计弹体在运动中产生的感应电动势和空气阻力。
1．在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为______ N；弹体从静止加速到4km/s，轨道至少要______ m；
2．电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C = 5 × 10－2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U0时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为______ （选填“正极”、“负极”或“可正可负”）；
3．以下分析正确的是（ ）
4．充电过程中电容器两极板间的电压u随电容器所带电荷量q发生变化。请在图中画出u—q图像______ 。
5．由上图可知，充完电后电容器的电压为______ V；并可以借助图像求出稳定后电容器储存的能量为______ J。
6．如图所示，平行粗糙金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个相同的金属棒ab、cd垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒质量均为m，接入电路的电阻均为R。两个金属棒与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。开始时cd棒锁定在轨道上，对ab棒施加水平向右的恒定拉力F = 3μmg，棒ab前进的距离为d时速度达到最大值，此时将恒力大小变为F′ = 2μmg，方向不变，同时解除对棒cd的锁定，再经过时间t金属棒cd做匀速运动。导轨足够长且电阻不计。求：
（1）棒ab的最大速度；
（2）棒ab从开始运动到最大速度的过程中产生的焦耳热；
（3）棒cd匀速运动的速度大小及在整个过程中通过金属棒cd的电量q。
1．在某次试验发射过程中，弹体所受安培力大小为
2．电磁炮的发射需要大量的电能瞬间释放，这些电能需要电容器来储存，这就需要对电容器先充电。如图所示，导轨的左端连接电容C = 5 × 10－2F的电容器，开关S先接1，使电容器充电，电压充到为U0时将开关S接至2，炮弹受安培力作用开始向右加速运动。直流电源的a端为
3．以下分析正确的是（ ）
| A．强迫储能器上端为正极 |
| B．飞机的质量越大，离开弹射器时的动能一定越大 |
| C．强迫储能器储存的能量越多，飞机被加速的时间一定越长 |
| D．平行导轨间距越小，飞机能获得的加速度将越小 |
5．由上图可知，充完电后电容器的电压为
6．如图所示，平行粗糙金属导轨间距为L，导轨处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，两个相同的金属棒ab、cd垂直导轨平行放置，与导轨始终接触良好，每个金属棒质量均为m，接入电路的电阻均为R。两个金属棒与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g。开始时cd棒锁定在轨道上，对ab棒施加水平向右的恒定拉力F = 3μmg，棒ab前进的距离为d时速度达到最大值，此时将恒力大小变为F′ = 2μmg，方向不变，同时解除对棒cd的锁定，再经过时间t金属棒cd做匀速运动。导轨足够长且电阻不计。求：
（1）棒ab的最大速度；
（2）棒ab从开始运动到最大速度的过程中产生的焦耳热；
（3）棒cd匀速运动的速度大小及在整个过程中通过金属棒cd的电量q。
更新时间：2024-01-22 12:17:30
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综合题
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困难
(0.15)
【推荐1】电磁感应及其应用
国防、交通、日常生活等都离不开电。电来自发电厂的发电机，发电机的基本原理是电磁感应，电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了、磁之间的相互联系。
1．下列说法中错误的是（ ）
2．某同学利用如图所示的电路研究自感现象，
、
为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ）
3．交流发电机的示意图如图甲所示，线圈以
为轴匀速转动，产生的余弦式交变电流的波形如图乙所示。则：______ （选填“上”或“下”）；
（2）1s内，电流的方向发生______ 次变化；
（3）该交变电流的有效值为______ A；
（4）当电流瞬时值为5A时，线圈平面与中性面的夹角为______ 。
4．某无线充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个理想变压器，从受电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。充电时，供电端接有
的正弦交流电，受电线圈输出电压
、输出电流
，若供电端接220V直流电，______ 进行充电（选填“能”或“不能”），供电线圈和受电线圈匝数比为______ 。______ （选填“变暗”、“不变”或“变亮”），原线圈的输入功率将______ （选填“变小”、“不变”或“变大”）。
7．充电过程可简化为如图甲所示模型，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属受电线圈与阻值也为R的电阻
连接成闭合回路，线圈的半径为
。在受电线圈中半径为
的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示（规定图甲中B的方向为正方向）。图线与横、纵轴交点分别为
和
，导线的电阻不计。在
时间内，通过中的电流方向为______ （选填“a→b”或“b→a”）．电阻两端的电压为______ ，通过电阻的电荷量为______ 。
的绝缘斜面上，两导轨间距为
。M、P两点间接有阻值为
的电阻。一根质量为
、电阻
的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为
的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，忽略一切摩擦，
。
（1）推理、分析说明杆ab在导轨上的运动情况；
（2）当ab杆下滑速度
时，求通过ab杆中电流i的大小及加速度a大小；
（3）求ab杆下滑速度最大值
；
（4）已知ab杆从静止开始运动到下滑速度达最大这一过程中，流过ab杆某一横截面电量为
，求ab杆下滑的距离x及电阻R在这一过程中产生的焦耳热
。
国防、交通、日常生活等都离不开电。电来自发电厂的发电机，发电机的基本原理是电磁感应，电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了、磁之间的相互联系。
1．下列说法中错误的是（ ）
| A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 |
| B．家用电磁炉工作时在电磁炉的面板上产生涡流来加热食物 |
| C．手机无线充电技术是利用互感现象制成的 |
| D．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法 |
、为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ）
| A．灯泡、同时立即熄灭 |
| B．灯泡、都缓慢熄灭 |
| C．灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭 |
| D．灯泡立即熄灭，闪亮后再熄灭 |
为轴匀速转动，产生的余弦式交变电流的波形如图乙所示。则：
（2）1s内，电流的方向发生
（3）该交变电流的有效值为
（4）当电流瞬时值为5A时，线圈平面与中性面的夹角为
4．某无线充电装置的原理如图所示，该装置主要由供电线圈和受电线圈组成，可等效为一个理想变压器，从受电线圈输出的交流电经过转化装置变为直流电给电池充电。充电时，供电端接有
的正弦交流电，受电线圈输出电压、输出电流，若供电端接220V直流电，
| A．A、B两点在同一水平线 | B．A点高于B点 |
| C．铜环最终将做等幅摆动 | D．最终环将静止于最低点 |
连接成闭合回路，线圈的半径为。在受电线圈中半径为的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示（规定图甲中B的方向为正方向）。图线与横、纵轴交点分别为和，导线的电阻不计。在时间内，通过中的电流方向为两端的电压为的电荷量为
的绝缘斜面上，两导轨间距为。M、P两点间接有阻值为的电阻。一根质量为、电阻的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，忽略一切摩擦，。（1）推理、分析说明杆ab在导轨上的运动情况；
（2）当ab杆下滑速度
时，求通过ab杆中电流i的大小及加速度a大小；（3）求ab杆下滑速度最大值
；（4）已知ab杆从静止开始运动到下滑速度达最大
这一过程中，流过ab杆某一横截面电量为，求ab杆下滑的距离x及电阻R在这一过程中产生的焦耳热。
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