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2015届高考物理二轮专题训练:专题六第1课时电磁感应问题的综合分析

2015届高考物理二轮专题训练:专题六第1课时电磁感应问题的综合分析
2015届高考物理二轮专题训练:专题六第1课时电磁感应问题的综合分析

专题定位 高考对本部分内容的要求较高,常在选择题中考查电磁感应中的图象问题、变压器和交流电的描述问题,在计算题中作为压轴题,以导体棒运动为背景,综合应用电路的相关知识、牛顿运动定律和能量守恒定律解决导体棒类问题.

本专题考查的重点有以下几个方面:①楞次定律的理解和应用;②感应电流的图象问题;③电磁感应过程中的动态分析问题;④综合应用电路知识和能量观点解决电磁感应问题;⑤直流电路的分析;⑥变压器原理及三个关系;⑦交流电的产生及描述问题. 应考策略 对本专题的复习应注意“抓住两个定律,运用两种观点,分析三种电路”.两个定律是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;两种观点是指动力学观点和能量观点;三种电路指直流电路、交流电路和感应电路.

第1课时 电磁感应问题的综合分析

1.楞次定律中“阻碍”的表现

(1)阻碍磁通量的变化(增反减同).

(2)阻碍物体间的相对运动(来拒去留).

(3)阻碍原电流的变化(自感现象).

2.感应电动势的计算

(1)法拉第电磁感应定律:E =n ΔΦΔt ,常用于计算平均电动势. ①若B 变,而S 不变,则E =n ΔB Δt

S ; ②若S 变,而B 不变,则E =nB ΔS Δt

. (2)导体棒垂直切割磁感线:E =Bl v ,主要用于求电动势的瞬时值.

图1

(3)如图1所示,导体棒Oa 围绕棒的一端O 在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动而切割磁

感线,产生的电动势E =12

Bl 2ω. 3.感应电荷量的计算

回路中发生磁通量变化时,在Δt 时间内迁移

的电荷量(感应电荷量)为q =I ·Δt =E R ·Δt =n ΔΦR Δt ·Δt =n ΔΦR

.可见,q 仅由回路电阻R 和磁通量的变化量ΔΦ决定,与发生磁通量变化的时间Δt 无关.

4.电磁感应电路中产生的焦耳热

当电路中电流恒定时,可用焦耳定律计算;当电路中电流变化时,则用功能关系或能量守恒定律计算.

解决感应电路综合问题的一般思路是“先电后力”,即:

先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E 和r ;

接着进行“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,以便求解安培力;

然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属棒、导体、线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;

接着进行“运动状态”的分析——根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型;

最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中,其能量转化和守恒的关系.

考向1 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

例1 如图2甲所示,螺线管匝数n =1 000匝,横截面积S =10 cm 2,螺线管导线电阻r =1 Ω,电阻R =4 Ω,磁感应强度B 的B -t 图象如图乙所示(以向右为正方向),下列说法正确的是( )

图2

A .通过电阻R 的电流是交变电流

B .感应电流的大小保持不变

C .电阻R 两端的电压为6 V

D .C 点的电势为4.8 V

解析 根据楞次定律可知,0到1秒内,电流从C 流过R 到A ,在1秒到2秒内,电流从A 流过R 到C ,因此电流为交流电,故A 正确;计算知感应电流的大小恒为1.2 A ,电阻R 两端的电压U =IR =1.2×4 V =4.8 V ,故B 正确,C 错误;当螺线管左端是正极时,C 点的电势才为4.8 V ,当右端是正极时,则C 点电势为-4.8 V ,故D 错误.

答案 AB 以题说法 1.法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt ,常有两种特殊情况,即E =n ΔB Δt S 和E =nB ΔS Δt

,其中ΔB Δt

是B -t 图象中图线的斜率,若斜率不变则感应电动势是恒定不变的. 2.楞次定律中的“阻碍”有三层含义:阻碍磁通量的变化;阻碍物体间的相对运动;阻碍原电流的变化.要注意灵活应用.

如图3所示,在边长为a 的正方形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B ,其方

向垂直纸面向外,一个边长也为a 的单匝正方形导线框架EFGH 正好与上述磁场区域的边

界重合,导线框的电阻为R .现使导线框以周期T 绕其中心O 点在纸面内匀速转动,经过T 8

导线框转到图中虚线位置,则在这T 8

时间内( )

图3

A .顺时针方向转动时,感应电流方向为E →F →G →H →E

B .平均感应电动势大小等于16a 2B 9T

C .平均感应电动势大小等于8(3-22)a 2B T

D .通过导线框横截面的电荷量为(3-22)a 2B R

答案 CD

解析 由线框的磁通量变小可以判断出感应电流的方向为:E →H →G →F →E ,故A 错误.根据几何关系知面积的变化ΔS =(3-22)a 2,平均感应电动势E =ΔΦΔt =B ·ΔS Δt

=8(3-22)a 2B T ,故B 错误,C 正确.通过导线框横截面的电荷量q =I Δt =E R

Δt =8(3-22)a 2B T ·R ·T 8=(3-22)a 2B R

,故D 正确. 考向2 电磁感应图象问题的分析

例2 (2014·新课标Ⅰ·18)如图4(a),线圈ab 、cd 绕在同一软铁芯上.在ab 线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是( )

图4

解析 由题图(b)可知在cd 间不同时间段内产生的电压是恒定的,所以在该时间段内线圈ab 中的磁场是均匀变化的,则线圈ab 中的电流是均匀变化的,故选项A 、B 、D 错误,选项C 正确.

答案 C

以题说法 对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面:

(1)注意初始时刻的特征,如初始时刻感应电流是否为零,感应电流的方向如何.

(2)注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应.

(3)注意观察图象的变化趋势,看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程对应.

如图5所示,一个“∠”形光滑导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B 的匀强

磁场中,ab 是与导轨材料、粗细相同的导体棒,导体棒与导轨接触良好.在拉力作用下,导体棒以恒定速度v 向右运动,以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点,则回路中感应电动势E 、感应电流I 、导体棒所受拉力的功率P 和回路中产生的焦耳热Q 随时间变化的图象中正确的是( )

图5

答案 AC

解析 设“∠”形导轨的角度为α,则经时间t ,产生的感应电动势E =BL v =B (v t tan α)v =B v 2t tan α,可知感应电动势与时间成正比,A 正确;设单位长度的该导体电阻为r ,则经时

间t ,回路总电阻R =(v t +v t tan α+v t cos α)r ,因此回路中的电流I =E R

为常量,与时间无关,图象为一条水平直线,B 错误;由于匀速运动,拉力的功率等于产生焦耳热的功率,P =I 2R ,由于I 恒定不变,而R 与时间成正比,因此功率P 与时间成正比,是一条倾斜的直线,C 正确;而产生的热量Q =Pt ,这样Q 与时间的平方成正比,图象为一条曲线,D 错误. 考向3 电磁感应中的动力学问题分析

例3 如图6甲所示,电流传感器(相当于一只理想电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出I -t 图象.电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽L =1.0 m ,与水平面的夹角θ=37°.轨道上端连接阻值R =1.0 Ω的定值电阻,金属杆MN 长与轨道宽相等,其电阻r =0.50 Ω、质量m =0.02 kg.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,让金属杆从图示位置由静止开始释放,杆在整个运动过程中与轨道垂直,此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的I -t 图象.重力加速度g =10 m/s 2,

sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,试求:

图6

(1)t =1.2 s 时电阻R 的热功率;

(2)匀强磁场的磁感应强度B 的大小;

(3)t =1.2 s 时金属杆的速度大小和加速度大小. 审题突破 金属杆在倾斜轨道上运动时受到几个力作用?安培力有什么特点?图象反映金属杆运动情况如何?根据哪个过程可求磁感应强度B 的大小?

解析 (1)由I -t 图象可知,当t =1.2 s 时,I =0.15 A

P =I 2R =0.152×1.0 W =0.022 5 W

(2)由题图乙知,当金属杆稳定运动时的电流为0.16 A

稳定时杆匀速运动,受力平衡,则有:

mg sin θ=BI ′L

代入数据解得:B =0.75 T

(3)t =1.2 s 时电源电动势E =I (R +r )=BL v

代入数据得:v =0.3 m/s

mg sin θ-BIL =ma

代入数据得:a =38

m/s 2 答案 (1)0.022 5 W (2)0.75 T (3)0.3 m/s 38

m/s 2 以题说法 电磁感应与动力学问题的解题策略

在此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约,解决问题前要建立“动—电—动”的思维顺序,可概括为:

(1)找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向.

(2)根据等效电路图,求解回路中的电流.

(3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推理得出对电路中的电流的影响,最后定性分析导体棒最终的运动情况.

(4)列牛顿第二定律或平衡方程求解.

如图7所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ,其右

端接有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中.一质

量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r ,导轨电阻不计,重力加速度大小为g .求:

图7

(1)此过程杆的速度最大值v m ;

(2)此过程流过电阻R 的电量.

答案 (1)(F -μmg )(R +r )B 2d 2 (2)BdL R +r

解析 (1)当杆达到最大速度v m 时,E =Bd v m

F 安=BId I =E R +r

F f =μmg 匀速时合力为零.

F -μmg -B 2d 2v m R +r

=0 得v m =(F -μmg )(R +r )B 2d 2

. (2)由公式q =I t I =E

R +r E =ΔΦΔt 得q =ΔΦR +r =B ΔS R +r =BdL R +r .

10.综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题

例4 (22分)如图8所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为37°,导轨间距为1 m ,电阻不计,导轨足够长.两根金属棒ab 和以a ′b ′的质量都是0.2 kg ,电阻都是1 Ω,与导轨垂直放置且接触良好,金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25,两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B 的大小相同.让a ′b ′固定不动,将金属棒ab 由静止释放,当ab 下滑速度达到稳定时,整个回路消耗的电功率为8 W .求:

图8

(1)ab 下滑的最大加速度;

(2)ab 下落了30 m 高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q 为多大?

(3)如果将ab 与a ′b ′同时由静止释放,当ab 下落了30 m 高度时,其下滑速度也已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q ′为多大?(g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8) 思维导图

解析 (1)当ab 棒刚下滑时,ab 棒的加速度有最大值:

a =g sin θ-μg cos θ=4 m/s 2.(2分)

(2)ab 棒达到最大速度时做匀速运动,有

mg sin θ=BIL +μmg cos θ,(2分)

整个回路消耗的电功率

P 电=BIL v m =(mg sin θ-μmg cos θ)v m =8 W ,(2分)

则ab 棒的最大速度为:v m =10 m/s(1分)

由P 电=E 22R =(BL v m )2

2R

(2分) 得:B =0.4 T .(1分)

根据能量守恒得:

mgh =Q +12m v 2m +μmg cos θ·h sin θ

(2分) 解得:Q =30 J .(1分)

(3)由对称性可知,当ab 下落30 m 稳定时其速度为v ′,a ′b ′也下落30 m ,其速度也为v ′,

ab 和a ′b ′都切割磁感线产生电动势,总电动势等于两者之和.

根据共点力平衡条件,对ab 棒受力分析,

得mg sin θ=BI ′L +μmg cos θ(2分)

又I ′=2BL v ′2R =BL v ′R

(2分) 代入解得v ′=5 m/s(1分)

由能量守恒2mgh =12×2m v ′2+2μmg cos θh sin θ

+Q ′(3分) 代入数据得Q ′=75 J .(1分)

答案 (1)4 m/s 2 (2)30 J (3)75 J

(限时:15分钟,满分:16分)

(2014·安徽·23)如图9甲所示,匀强磁场的磁感应强度B 为0.5 T ,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上.绝缘斜面上固定有“∧”形状的光滑金属导轨MPN (电阻忽略不计),MP 和NP 长度均为2.5 m ,MN 连线水平,长为3 m .以MN 中点O 为原点、OP 为x 轴建立一维坐标系Ox .一根粗细均匀的金属杆CD ,长度d 为3 m 、质量m 为1 kg 、电阻R 为0.3 Ω,在拉力F 的作用下,从MN 处以恒定速度v =1 m/s 在导轨上沿x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好).g 取10 m/s 2.

图9 (1)求金属杆CD 运动过程中产生的感应电动势E 及运动到x =0.8 m 处电势差U CD ;

(2)推导金属杆CD 从MN 处运动到P 点过程中拉力F 与位置坐标x 的关系式,并在图乙中画出F -x 关系图像;

(3)求金属杆CD 从MN 处运动到P 点的全过程产生的焦耳热.

答案 (1)1.5 V -0.6 V

(2)F =12.5-3.75x (0≤x ≤2) 见解析图

(3)7.5 J

解析 (1)金属杆CD 在匀速运动中产生的感应电动势

E =Bl v (l =d ) E =1.5 V(D 点电势高)当x =0.8 m 时,金属杆在导轨间的电势差为零.设此时杆在导轨外的长度为l 外,则

l 外=d -OP -x OP

d OP = MP 2-(MN 2

)2=2 m 得l 外=1.2 m 由楞次定律判断D 点电势高,故C 、D 两端电势差

U CD =-Bl 外v =-0.6 V .

(2)杆在导轨间的长度l 与位置x 的关系是 l =OP -x OP d =3-32

x 对应的电阻R 1=l d

R 电流I =Bl v R 1

杆受的安培力为F 安=BIl =7.5-3.75x

根据平衡条件得F =F 安+mg sin θ

F =12.5-3.75x (0≤x ≤2) 画出的F -x 图象如图所示.

(3)外力F 所做的功W F 等于F -x 图线下所围的面积.

即W F =5+12.52

×2 J =17.5 J 而杆的重力势能增加量ΔE p =mgOP sin θ

故全过程产生的焦耳热Q =W F -ΔE p =7.5 J.

(限时:45分钟)

题组1 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

1.(2014·四川·6)如图1所示,不计电阻的光滑U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上,H 、P 的间距很小.质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形,其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30 °角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4-0.2t ) T ,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )

图1

A .t =1 s 时,金属杆中感应电流方向从C 到D

B .t =3 s 时,金属杆中感应电流方向从D 到C

C .t =1 s 时,金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 N

D .t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N

答案 AC

解析 根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从C 到D ,故A

正确,B 错误;由法拉第电磁感应定律可知:E =ΔΦΔt =ΔB ⊥S Δt =ΔBL 2

Δt

sin 30°=0.2×12×12 V =0.1 V ,故感应电流为I =E R

=1 A ,金属杆受到的安培力F A =BIL ,t =1 s 时,F A =0.2×1×1 N =0.2 N ,方向如图甲,此时金属杆受力分析如图甲,由平衡条件可知F 1=F A ·cos 60°=0.1 N ,F 1为挡板P 对金属杆施加的力.t =3 s 时,磁场反向,此时金属杆受力分析如图乙,此时挡板H 对金属杆施加的力向右,大小

F 3=BIL cos 60°=0.2×1×1×12

N =0.1 N .故C 正确,D 错误. 2.如图2甲所示,在竖直向上的磁场中,水平放置一个单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为0.1 m 2,线圈电阻为1 Ω,磁场的磁感应强度大小B 随时间t 的变化规律如图乙所示,规定从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i 的正方向.则( )

图2

A .0~5 s 内i 的最大值为0.1 A

B .第4 s 末i 的方向为正方向

C .第3 s 内线圈的发热功率最大

D .3~5 s 内线圈有扩张的趋势

答案 D

解析 在t =0时磁通量的变化率最大,感应电流最大为I =E R =0.01 V 1 Ω

=0.01 A ,选项A 错误;第4 s 末,B 在正方向逐渐减小,根据楞次定律可知,i 的方向为负方向,选项B 错误;第3 s 内,线圈中感应电动势为零,所以第3 s 内线圈的发热功率为零,选项C 错误;3~5 s

内穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律可知线圈有扩张的趋势,选项D 正确.

3.有人设计了一个汽车"再生能源装置"原理简图如图3甲所示.当汽车减速时,线圈受到辐向磁场的阻尼作用助汽车减速,同时将产生的电能储存.图甲中,线圈匝数为n ,ab 长度为L 1,bc 长度为L 2.图乙是此装置的侧视图.切割处磁场的磁感应强度大小恒为B ,有理想边界的两个扇形磁场区边线夹角都是90°.某次测试时,外力使线圈以角速度ω逆时针匀速转动,线圈中电流i 随时间变化图象如图丙所示(I 为已知量),取ab 边刚开始进入右侧的扇形磁场时刻t =0.不计线圈转轴处的摩擦,则( )

图3

A .线圈在图乙所示位置时,线圈中电流方向为a →b →c →d →a

B .线圈在图乙所示位置时,线圈产生电动势的大小为12

nBL 1L 2ω C .外力做功的平均功率为nBL 1L 2ωI 2

D .闭合电路的总电阻为nBL 1L 2ωI

答案 ACD

解析 有两个边一直在均匀辐向磁场中做切割磁感线运动,故根据切割公式,有E =2nBL 1v ,

其中v =12

ωL 2,解得E =nBL 1L 2ω,根据右手定则,图乙中的线圈通过的电流方向为a →b →c →d →a ,故A 正确,B 错误;根据欧姆定律,电流I =E R ,解得R =nBL 1L 2ωI

.线圈转动一个周期时间内,产生电流的时间是半周期,故外力做功的平均功率P =12

I 2R ,解得P =nBL 1L 2ωI 2

,故C 、D 正确. 题组2 电磁感应图象问题的分析

4.如图4所示,光滑平行金属导轨MN 、PQ 所在平面与水平面成θ角,M 、P 两端接一阻值为R 的定值电阻,阻值为r 的金属棒ab 垂直导轨放置在靠近MP 的位置,其他部分电阻不计.整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.t =0时对金属棒施一平行于导轨的外力F ,金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速运动.下列关于

穿过回路abPMa 的磁通量Φ、磁通量的瞬时变化率ΔΦΔt

、通过金属棒的电荷量q 以及a 、b 两端的电势差U 随时间t 变化的图象中,正确的是( )

图4

答案 BD

解析 由题意知ab 棒做匀加速运动,其运动位移为x =12at 2,磁通量Φ=BLx =BL ·12

at 2,故A 错误;磁通量的瞬时变化率ΔΦΔt =BL Δx Δt

=BL v =BLat ,故B 正确;流过金属棒的电荷量q =ΔΦR =BL Δx R ,所以C 错误;a 、b 两端的电压U =R R +r E =R R +r

BLat ,所以D 正确. 5.(2014·福建三明市三校联考)如图5甲所示,在水平桌面上,一个面积为S 、电阻为r 的圆形金属框置于磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B 1随时间t 的变化关系如图乙所示.在0~1 s 内磁场方向垂直线框平面向下,圆形金属框与一个电阻不计的水平平行金属导轨相连接,水平导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L 、电阻为R ,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,其磁感应强度值为B 2,方向垂直导轨平面向下.若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力F f 随时间变化的图象是下图中的(设水平向右为静摩擦力的正方向)( )

图5

答案 A

解析 在0到1秒内磁感应强度B 1随时间t 均匀增加,感应电动势和电流恒定且感应电流方向为逆时针,则根据左手定则可得导体棒受到的安培力的方向为向左,大小恒定,所以棒受到的静摩擦力方向为向右,即为正方向,且大小也恒定.而在1秒到2秒内磁感应强度大小不变,则线圈中没有感应电动势,所以没有感应电流,则也没有安培力,因此棒不受静摩擦力.

6.如图6所示,电阻不计的平行导轨竖直固定,上端接有电阻R ,高度为h 的匀强磁场与导轨平面垂直.一导体棒从磁场上方的A 位置释放,用x 表示导体棒进入磁场后的位移,i 表示导体棒中的感应电流大小,v 表示导体棒的速度大小,E k 表示导体棒的动能,a 表示导体棒的加速度大小,导体棒与导轨垂直并接触良好.以下图象可能正确的是( )

图6

答案 AC

解析 导体棒进入磁场后,受到向上的安培力和重力,如果安培力大于重力,导体棒将做减

速运动,安培力F 安=B 2L 2v R 减小,当安培力减小到等于重力时,做匀速运动;电流I =BL v R

,由于速度先减小后不变,故电流也是先减小后不变,故A 正确;导体棒进入磁场后,受到向上的安培力和重力,如果安培力大于重力,导体棒将做减速运动,根据动能定理,有:mgx -F 安x =E k -E k0,故E k =mgx -F 安x +E k0,由于减速运动时安培力是变力,故对应的

E k -x 图不是直线,故B 错误;导体棒进入磁场后,受到向上的安培力和重力,如果安培力等于重力,导体棒的加速度为零;离开磁场后只受重力,加速度为g ,故C 正确;导体棒离开磁场后只受重力,加速度为g ,即x >h 部分的v -t 图象的斜率不可能为零,故D 错误. 题组3 综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题

7.如图7所示,水平传送带带动两金属杆匀速向右运动,传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接,导轨与水平面间夹角为30°,两虚线EF 、GH 之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B ,磁场宽度为L ,两金属杆的长度和两导轨的间距均为d ,两金属杆a 、b 质量均为m ,两杆与导轨接触良好.当金属杆a 进入磁场后恰好做匀速直线运动,当金属杆a 离开磁场时,金属杆b 恰好进入磁场,则( )

图7

A .金属杆b 进入磁场后做加速运动

B .金属杆b 进入磁场后做匀速运动

C .两杆在穿过磁场的过程中,回路中产生的总热量为mgL 2

D .两杆在穿过磁场的过程中,回路中产生的总热量为mgL

答案 BD

解析 由题意知,a 进入磁场后恰好做匀速直线运动,可得:mg sin θ=BIL ,I =BL v R

,由题意知,b 进入磁场时的速度等于a 进入磁场时的速度,故当b 进入磁场时,也做匀速直线运

动,所以A 错误,B 正确;a 在磁场中产生的热量Q 1=F 安L =mg sin 30°L =12

mgL ,b 在磁场中运动产生的热量Q 2=Q 1,所以两杆在穿过磁场的过程中,回路中产生的总热量为Q =Q 1+Q 2=mgL ,故D 正确.

8.在如图8所示的倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B 的匀强磁场区域,区域Ⅰ的磁场方向垂直斜面向上,区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下,磁场宽度均为L ,一个质量为m 、电阻为R 、边长也为L 的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,t 1时刻ab 边刚越过GH 进入磁场Ⅰ区域,此时导线框恰好以速度v 1做匀速直线运动;t 2时刻ab 边下滑到JP 与MN 的中间位置,此时导线框又恰好以速度v 2做匀速直线运动.重力加速度为g ,下列说法中正确的是( )

图8

A .当ab 边刚越过JP 时,导线框的加速度大小为a =g sin θ

B .导线框两次匀速直线运动的速度v 1∶v 2=4∶1

C .在t 1到t 2的过程中,导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量

D .在t 1到t 2的过程中,有3mgL sin θ2+m (v 21-v 22)2

机械能转化为电能 答案 BD

解析 ab 边刚越过GH 进入磁场Ⅰ区域时,导线框做匀速运动,所以mg sin θ=BI 1L =B 2L 2v 1R

,当ab 边刚越过JP 时,I 2=E 2R =2BL v 1R

,由2BI 2L -mg sin θ=ma ,联立解得a =3g sin θ,所以A 错误;当a =0时,以速度v 2做匀速直线运动,即4B 2L 2v 2R -mg sin θ=0,得:mg sin θ=4B 2L 2v 2R

,所以v 1∶v 2=4∶1,故B 正确;在t 1到t 2的过程中,根据能量守恒知导线框克服安培力做功的大小等于导线框重力势能的减少量加上动能的减少量,即克服安培力做功W =

3mgL sin θ2+m (v 21-v 22)2

,所以C 错误;又克服安培力做功等于产生的电能,所以D 正确. 9.(2014·新课标Ⅱ·25)半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆导轨中心O ,装置的俯视图如图9所示.整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B ,方向竖直向下.在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出).直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略.重力加速度大小为g .求:

错误!未找到引用源。

图9

(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小;

(2)外力的功率.

答案 (1)方向为C →D 大小为3Bωr 2

2R

(2)9B 2ω2r 44R +3μmgωr 2

解析 (1)根据右手定则,得导体棒AB 上的电流方向为B →A ,故电阻R 上的电流方向为C →D .

设导体棒AB 中点的速度为v ,则v =v A +v B 2

而v A =ωr ,v B =2ωr

根据法拉第电磁感应定律,导体棒AB 上产生的感应电动势E =Br v

根据闭合电路欧姆定律得I =E R

,联立以上各式解得通过电阻R 的感应电流的大小为I =3Bωr 2

2R

. (2)根据能量守恒定律,外力的功率P 等于安培力与摩擦力的功率之和,即P =BIr v +F f v ,而F f =μmg

解得P =9B 2ω2r 44R +3μmgωr 2

.

2021年高考物理选择题专题训练含答案 (1)

2021模拟模拟-选择题专项训练之交变电流 本考点是电磁感应的应用和延伸.高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”:一是突出考查交变电流的产生过程;二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值;三是突出考查变压器.一般试题难度不大,且多以选择题的形式出现.对于电磁场和电磁波只作一般的了解.本考点知识易与力学和电学知识综合,如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动,交变电路的分析与计算等.同时,本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系,如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等.另外,远距离输电也要引起重视.尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容;对变压器的原理理解的同时,还要掌握变压器的静态计算和动态分析. 北京近5年高考真题 05北京18.正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接,R=10Ω,交流电压表的示数是10V。图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则( ) A.通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R=2cos100πt (A) B.通过R的电流 i R 随时间t变化的规律是i R=2cos50πt (A) C.R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos100πt (V) D.R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos50πt (V) 07北京17、电阻R1、R2交流电源按照图1所示方式连接,R1=10Ω,R2=20Ω。合上开关后S后,通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则() A、通过R1的电流的有效值是1.2A B、R1两端的电压有效值是6V C、通过R2的电流的有效值是1.22A D、R2两端的电压有效值是62V 08北京18.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。则() A.流过电阻的电流是20 A B.与电阻并联的电压表的示数是1002V C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D.变压器的输入功率是1×103 W 北京08——09模拟题 08朝阳二模16.在电路的MN间加一如图所示正弦交流电,负载电阻为100Ω,若不考 虑电表内阻对电路的影响,则交流电压表和交流电流表的读数分别为()A.220V,2.20 AB.311V,2.20 AC.220V,3.11A D.311V,3.11A t/×10-2s U/V 311 -311 1 2 3 4 A V M ~ R V 交变电源 ~ 图1 u/V t/×10-2s O U m -U m 12 图2

高三物理专题训练

高三物理专题训练 —连接体 一、选择题 1. 如图1-23所示,质量分别为m1=2kg,m2=3kg的二个物体置于光滑的水平面上,中间用一 轻弹簧秤连接。水平力F1=30N和F2=20N分别作用在m1和m2上。以下叙述正确的是: A. 弹簧秤的示数是10N。 B. 弹簧秤的示数是50N。 C. 在同时撤出水平力F 1、F2的瞬时,m1加速度的大小 13m/S2。 D. 若在只撤去水平力F1的瞬间,m1加速度的大小为13m/S2。 2. 如图1-24所示的装置中,物体A在斜面上保持静止,由此可知: A. 物体A所受摩擦力的方向可能沿斜面向上。 B. 物体A所受摩擦力的方向可能沿斜面向下。 C. 物体A可能不受摩擦力作用。 D. 物体A一定受摩擦力作用,但摩擦力的方向无法判定。 3. 两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平桌面上,如图1-25所示。如果它们 分别受到水平推力F1和F2,且F1>F2,则1施于2的作用力的大小为: A. F 1 B. F2 C. (F1+F2)/2 D. (F1-F2)2 4. 两物体A和B,质量分别为m1和m2,互相接触放在光滑水平面上,如图1-26所示,对物 体A施于水平推力F,则物体A对物体B的作用力等于: A. m1F/(m1+m2) B. m2F/(m1+m2) C. F D. m1F/m2 5. 如图1-27所示,在倾角为θ的斜面上有A、B两个长方形物块,质量分别为m A、m B,在平 行于斜面向上的恒力F的推动下,两物体一起沿斜面向上做加速运动。A、B与斜面间的动摩擦因数为μ。设A、B之间的相互作用为T,则当它们一起向上加速运动过程中: A. T=m B F/(m A+m B) B. T=m B F/(m A+m B)+m B g(Sinθ+μCosθ) C. 若斜面倾角θ如有增减,T值也随之增减。 D. 不论斜面倾角θ如何变化(0?≤θ<90?),T值都保持不变。 6. 如图1-28所示,两个物体中间用一个不计质量的轻杆相连,A、 B质量分别为m1和m2,它们与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2。当它们在斜面上加速下滑时,关于杆的受力情况,以下说法中正确的是: A. 若μ1>μ2,则杆一定受到压力。 B. 若μ1=μ2,m1m2,则杆受到压力。 D. 若μ1=μ2,则杆的两端既不受拉力也不受压力。

高考物理二轮复习重点及策略

2019高考物理二轮复习重点及策略 一、考点网络化、系统化 通过知识网络结构理解知识内部的联系。因为高考试题近年来突出对物理思想本质、物理模型及知识内部逻辑关系的考察。 例如学习电场这章知识,必须要建立知识网络图,从电场力和电场能这两个角度去理解并掌握。 二、重视错题 错题和不会做的题,往往是考生知识的盲区、物理思想方法的盲区、解题思路的盲区。所以考生要认真应对高三复习以来的错题,问问自己为什么错了,错在哪儿,今后怎么避免这些错误。分析错题可以帮助考生提高复习效率、巩固复习成果,反思失败教训,及时在高考前发现和修补知识与技能方面的漏洞。充分重视通过考试考生出现的知识漏洞和对过程和方法分析的重要性。很多学生不够重视错题本的建立,都是在最后关头才想起要去做这件事情,北京新东方一对一的老师都是非常重视同时也要求学生一定要建立错题本,在大考对错题本进行复习,这样的效果和收获是很多同学所意想不到的。 三、跳出题海,突出高频考点 例如电磁感应、牛二定律、电学实验、交流电等,每年会考到,这些考点就要深层次的去挖掘并掌握。不要盲区的去大

量做题,通过典型例题来掌握解题思路和答题技巧;重视“物理过程与方法”;重视数学思想方法在物理学中的应用;通过一题多问,一题多变,一题多解,多题归一,全面提升分析问题和解决问题的能力;通过定量规范、有序的训练来提高应试能力。 四、提升解题能力 1、强化选择题的训练 注重对基础知识和基本概念的考查,在选择题上的失手将使部分考生在高考中输在起跑线上,因为选择题共48分。所以北京新东方中小学一对一盛海清老师老师建议同学们一定要做到会的题目都拿到分数,不错过。 2、加强对过程与方法的训练,提高解决综合问题的应试能力 2019年北京高考命题将加大落实考查“知识与技能”、“过程与方法”的力度,更加注重通过对解题过程和物理思维方法的考查来甄别考生的综合能力。分析是综合的基础,分析物理运动过程、条件、特征,要有分析的方法,主要有:定性分析、定量分析、因果分析、条件分析、结构功能分析等。在处理复杂物理问题是一般要定性分析可能情景、再定量分析确定物理情景、运动条件、运动特征。 如物体的平衡问题在力学部分出现,学生往往不会感到困难,在电场中出现就增加了难度,更容易出现问题的是在电

电磁感应专题练习

电磁感应专题练习 【四川省成都外国语学校2019-2020学年高二(下)5月物理试题】如图所示,竖直平面 内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与距离为2r、电 阻不计的平行光滑金属导轨ME、NF相接,E、F之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B。现有质量 为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒 始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行导轨足够长。已知导体棒下落r 2时的速度大小为v1,下落到MN处时的速度大小为v2。 (1)求导体棒ab从A处下落r 2时的加速度大小a; (2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h; (3)当ab棒通过MN以后将半圆形金属环断开,同时将磁场Ⅱ的CD边界略微上移,导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时的速度大小为v3,设导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H刚好达到匀速,则导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H的过程中电路所产生的热量是多少? 【安徽省舒城中学2019-2020学年高二(下)第三次月考物理试题】如图所示,固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连,面积为S0,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量k。

图中两根金属棒MN和PQ均处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。MN、PQ的质量都为m,金属导轨足够长,电阻忽略不计。 (1)闭合S,若使MN、PQ保持静止,需在其上各加多大的水平恒力F,并指出其方向; (2)断开S,去除MN上的恒力,PQ在上述恒力F作用下,经时间t,PQ的加速度为a, 求此时MN、PQ棒的速度各为多少; (3)断开S,固定MN,PQ在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为v的加速过程中安 培力做的功为W,求流过PQ的电荷量q。 【重庆市主城区七校2019-2020学年高二(下)期末联考物理试题】如图所示,两条固定 的光滑平行金属导轨,导轨宽度为L=1m,所在平面与水平面夹角为θ=30°,导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直其间距为l=1.6m,在ab与cd之间的区域存在垂直于 导轨所在平面的匀强磁场B=2T。将两根质量均为m=1kg电阻均为R=2Ω的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,其时间间隔为Δt=0.1s。两者始终与导轨垂直且 接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为0。当MN到达虚线ab处时PQ仍在磁场区 域内。求: (1)导体棒PQ到达虚线ab处的速度v; (2)当导体棒PQ到达虚线cd的过程中导体棒MN上产生的热量Q; (3)当导体棒PQ刚离开虚线cd的瞬间,导体棒PQ两端的电势差U PQ。

高考物理大题专题训练专用(带答案)

高考物理大题常考题型专项练习 题型一:追击问题 题型二:牛顿运动问题 题型三:牛顿运动和能量结合问题 题型四:单机械能问题 题型五:动量和能量的结合 题型六:安培力/电磁感应相关问题 题型七:电场和能量相关问题 题型八:带电粒子在电场/磁场/复合场中的运动 题型一:追击问题3 1. (2014年全国卷1,24,12分★★★)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。 当前车突然停止时,后车司机以采取刹车措施,使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下,人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时,安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5,若要求安全距离仍为120m,求汽车在雨天安全行驶的最大速度。 答案:v=20m/s 2.(2018年全国卷II,4,12分★★★★★)汽车A在水平冰雪路面上行驶,驾驶员发现其 正前方停有汽车B,立即采取制动措施,但仍然撞上了汽车B.两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示,碰撞后B车向前滑动了4.5 m,A车向前滑动了2.0 m,已知A和B 的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103kg,两车与该冰雪路面 间的动摩擦因数均为0.10,两车碰撞时间极短,在碰撞后车 轮均没有滚动,重力加速度大小g = 10m/s2.求: (1)碰撞后的瞬间B车速度的大小; (2)碰撞前的瞬间A车速度的大小. 答案.(1)v B′ = 3.0 m/s (2)v A = 4.3m/s 3.(2019年全国卷II,25,20分★★★★★)一质量为m=2000kg的汽车以某一速度在平直

高考物理二轮复习计划五步走

2019年高考物理二轮复习计划五步走 通过第一轮的复习,高三学生大部分已经掌握了物理学中的基本概念、基本规律及其一般的应用。在第二轮复习中,首要的任务是要把整个高中的知识网络化、系统化;另外,要在理解的基础上,综合各部分的内容,进一步提高解题能力。这一阶段复习的指导思想是:突出主干知识,突破疑点、难点;关注热点和《考试说明》中新增点、变化点。二轮复习的目的和任务是:①查漏补缺:针对第一轮复习存在的问题,进一步强化基础知识的复习和基本技能的训练,进一步巩固基础知识和提高基本能力,进一步强化规范解题的训练;②知识重组:把所学的知识连成线、铺成面、织成网,梳理知识结构,使之有机结合在一起,以达到提高多角度、多途径地分析和解决问题的能力的目的;③提升能力:通过知识网的建立,一是提高解题速度和解题技巧,二是提升规范解题能力,三是提高实验操作能力。在第二轮复习中,重点在提高能力上下功夫,把目标瞄准中档题。 二轮复习的思路模式是:以专题模块复习为主,实际进行中一般分为如下几个专题来复习:(1)力与直线运动;(2)力与曲线运动;(3)功和能;(4)带电体(粒子)的运动;(5)电路与电磁感应;(6)必做实验部分; (7)选考模块。每一个专题都应包含以下几个方面的内容:(1)知识结构分析;(2)主要命题点分析;(3)方法探索;(4)典型例题分析;(5)配套训练。具体说来,专题复习中应注意以下几个方面的问题: 选考模块的复习不可掉以轻心,抓住规律区别对待。 选考模块的复习要突出对五个二级知识点的加强(选修3—4中四个,

选修3—5中一个)。由于分数的限制,该部分的复习重点应该放在扩大知识面上,特别是选修3—3,没有二级要求的知识点,应该是考生最容易拿分的版块,希望认真钻研教材。课本是知识之源,对这几部分的内容一定要做到熟读、精读课本,看懂、弄透,一次不够就两次,两次不行需再来,绝不能留任何的死角,包括课后的阅读材料、小实验、小资料等,因为大多的信息题是从这里取材的。 实验部分一直是高考复习的重点和难点 实验的理论部分一般在第一轮中进行,我们把“走进实验室”放在第二轮。历年来尽管在实验部分花费不少的时间和精力,但掌握的情况往往是不尽如人意,学生中高分、低分悬殊较大,原因在于很多学生思想重视不够、学习方法不对。实验中最重要的是掌握实验目的和原理,特别是《课程标准》下,高考更加注重考查实验原理的迁移能力,即使是考查教材上的原实验,也是改容换面而推出的。原理是为目的服务的,每个实验所选择的器材源于实验原理,电学中的控制电路与测量电路之间的关系是难以把握的地方。复习中还要注意器材选择的基本原则,灵活地运用这些基本原则是二轮实验复习的一个目的。针对每一个实验,注意做到“三个掌握、五个会”,即掌握实验目的、步骤、原理;会控制条件、会使用仪器、会观察分析、会处理数据并得出相应的结论、会设计简单的实验方案。选做题中考实验的可能性也很大,不要忽视这方面内容。 突出重点知识,狠抓主干知识,落实核心知识 二轮复习中我们不可能再面面俱到,切忌“眉毛胡子一把抓”,而且时

天津市静海区物理第十三章 电磁感应与电磁波精选测试卷专题练习

天津市静海区物理第十三章电磁感应与电磁波精选测试卷专题练习 一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优(难) 1.分子运动看不见、摸不着,不好研究,但科学家可以通过研究墨水的扩散现象认识它,这种方法在科学上叫做“转换法”,下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例,其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是() A.研究电流、电压和电阻关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系;然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系 B.用磁感线去研究磁场问题 C.研究电流时,将它比做水流 D.电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.这种研究方法叫控制变量法,让一个量发生变化,其它量不变,A错误; B.用磁感线去研究磁场问题的方法是建立模型法,使抽象的问题具体化,B错误 C.将电流比做水流,这是类比法,C错误 D.判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定,即将电流的有无转化为灯泡是否发光,故是转化法,D正确。 故选D。 2.如图,在直角三角形ACD区域的C、D两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线,导线中通有大小相等、方向相反的恒定电流,∠A=90?,∠C=30?,E是CD边的中点,此时E 点的磁感应强度大小为B,若仅将D处的导线平移至A处,则E点的磁感应强度() A.大小仍为B,方向垂直于AC向上 B.大小为 3 2 B,方向垂直于AC向下 C 3 ,方向垂直于AC向上 D3,方向垂直于AC向下【答案】B 【解析】

【分析】 【详解】 根据对称性C 、D 两点分别固定着两根垂直纸面的长直导线在E 点产生的磁感应强度 02B B = 由几何关系可知 AE =CE =DE 所以若仅将D 处的导线平移至A 处在E 处产生的磁感应强度仍为B 0,如图所示 仅将D 处的导线平移至A 处,则E 点的磁感应强度为 032cos302 B B B '=?= 方向垂直于AC 向下。 A .大小仍为B ,方向垂直于AC 向上 与上述结论不相符,故A 错误; B 3,方向垂直于A C 向下 与上述结论相符,故B 正确; C .大小为32 B ,方向垂直于A C 向上 与上述结论不相符,故C 错误; D 3,方向垂直于AC 向下 与上述结论不相符,故D 错误; 故选B 。 3.正三角形ABC 在纸面内,在顶点B 、C 处分别有垂直纸面的长直导线,通有方向如图所示、大小相等的电流,正方形abcd 也在纸面内,A 点为正方形对角线的交点,ac 连线与BC 平行,要使A 点处的磁感应强度为零,可行的措施是

高考物理专题一(受力分析)(含例题、练习题及答案)

高考定位 受力分析、物体的平衡问题是力学的基本问题,主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断(难点:弹力、摩擦力)、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连接体问题的分析,涉及的思想方法有:整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等.高考试题命题特点:这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少,大多数情况都是同时涉及到几个知识点,而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查,考查时注重物理思维与物理能力的考核. 考题1对物体受力分析的考查 例1如图1所示,质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上,现用大小均为F,方向相反的水平力分别推A和B,它们均静止不动,则() 图1 A.A与B之间不一定存在摩擦力 B.B与地面之间可能存在摩擦力 C.B对A的支持力一定大于mg D.地面对B的支持力的大小一定等于(M+m)g 审题突破B、D选项考察地面对B的作用力故可以:先对物体A、B整体受力分析,根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力;A、C选项考察物体A、B之间的受力,应当隔离,物体A受力少,故:隔离物体A受力分析,根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力. 解析对A、B整体受力分析,如图, 受到重力(M+m)g、支持力F N和已知的两个推力,水平方向:由于两个推力的合力为零,故

整体与地面间没有摩擦力;竖直方向:有F N=(M+m)g,故B错误,D正确;再对物体A受力分析,受重力mg、推力F、斜面体B对A的支持力F N′和摩擦力F f,在沿斜面方向:①当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时,摩擦力的方向沿斜面向下,②当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时,摩擦力的方向沿斜面向上,③当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时,摩擦力为零,设斜面倾斜角为θ,在垂直斜面方向:F N′=mg cos θ+F sin θ,所以B对A的支持力不一定大于mg,故A正确,C错误.故选择A、D. 答案AD 1.(单选)(2014·广东·14)如图2所示,水平地面上堆放着原木,关于原木P在支撑点M、N处受力的方向,下列说法正确的是() 图2 A.M处受到的支持力竖直向上 B.N处受到的支持力竖直向上 C.M处受到的静摩擦力沿MN方向 D.N处受到的静摩擦力沿水平方向 答案 A 解析M处支持力方向与支持面(地面)垂直,即竖直向上,选项A正确;N处支持力方向与支持面(原木接触面)垂直,即垂直MN向上,故选项B错误;摩擦力与接触面平行,故选项C、D错误. 2.(单选)如图3所示,一根轻杆的两端固定两个质量均为m的相同小球A、B,用两根细绳悬挂在天花板上,虚线为竖直线,α=θ=30°,β=60°,求轻杆对A球的作用力() 图3 A.mg B.3mg C. 3 3mg D. 3 2mg

高考物理 小题训练卷10

湖南省长沙市周南中学2016届高考物理 小题训练卷10 14.在“探究弹性势能的表达式”的活动中,为计算弹簧弹力所做的功,把拉伸弹簧的过程分为很多小段,拉力在每小段可以认为是恒力,用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功,物理学中把这种研究方法叫做“微元法”。下列几个实例中应用到这一思想方法的是 ( ) A .在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用点来代替物体,即质点 B .在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加 C .一个物体受到几个力共同作用产生的效果与某一个力产生的效果相同,这个力叫做那几个力的合力 D .在探究加速度与力和质量之间关系时,先保持质量不变探究加速度与力的关系,再保持力不变探究加速度与质量的关系 15 .如图所示,一理想变压器原线圈可通过滑动触头P 的移动改变其匝数,当P 接a 时,原 副线圈的匝数比为5:1,b 为原线圈的中点,副线圈接有电容器C 、灯泡L 、理想电流表○ A 以及R =88Ω的定值电阻。若原线圈接有u =311sin100πt V 的交变电压,下列判断正确的是( ) A. 当P 接a 时,灯泡两端电压为44V B .当P 接a 时,电流表的读数为2A C .P 接b 时灯泡消耗功率比P 接a 时大 D .P 固定在a 点不移动,原线圈改接u =311sin200πt V 的电压,灯泡亮度不变 16图为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道的倾角为30°,质量为M 的木箱与轨道的动摩擦因数为36。木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为m 的货物装入木箱,然后木箱载着货物为轨道无初速度滑下,当轻弹簧被压缩至最短时,自 动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复 上述过程。下列选项正确的是 A .m=M B .M=2m C .木箱不与弹簧接触时,上滑的加速度大于下滑的加速度 D .在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中,减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 17.2010年11月3日,我国发射的“嫦娥二号”卫星,开始在距月球表面约100 km 的圆轨道上进行长期的环月科学探测试验;2011年11月3日,交会对接成功的“天宫一号”和“神舟八号”连接体,在距地面约343 km 的圆轨道上开始绕地球运行。已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的16,月球半径约为地球半径的14 。将“嫦娥二号”和“天宫一神八连接体”在轨道上的运动都看作匀速圆周运动,用T 1和T 2分别表示“嫦娥二号”和“天宫一神八连接体”在轨道上运行的周期,则2 1T T 的值最接近(可能用到的数据:地球的半径R 地=6400 km ,地球表面的重力加速度g=9.8m/s 2) ( ) A p a b R u ~ L

高三物理二轮复习专题一

专题定位 本专题解决的是受力分析和共点力平衡问题.高考对本专题内容的考查主要有:①对各种性质力特点的理解;②共点力作用下平衡条件的应用.考查的主要物理思想和方法有:①整体法和隔离法;②假设法;③合成法;④正交分解法;⑤矢量三角形法;⑥相似三角形法;⑦等效思想;⑧分解思想. 应考策略 深刻理解各种性质力的特点.熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法. 1. 弹力 (1)大小:弹簧在弹性限度内,弹力的大小可由胡克定律F =kx 计算;一般情况下物体间相互作用的弹力可由平衡条件或牛顿运动定律来求解. (2)方向:一般垂直于接触面(或切面)指向形变恢复的方向;绳的拉力沿绳指向绳收缩的方向. 2. 摩擦力 (1)大小:滑动摩擦力F f =μF N ,与接触面的面积无关;静摩擦力0

(1)大小:F洛=q v B,此式只适用于B⊥v的情况.当B∥v时F洛=0. (2)方向:用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力总不做功.6.共点力的平衡 (1)平衡状态:静止或匀速直线运动. (2)平衡条件:F合=0或F x=0,F y=0. (3)常用推论:①若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1) 个力的合力大小相等、方向相反.②若三个共点力的合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形. 1.处理平衡问题的基本思路:确定平衡状态(加速度为零)→巧选研究对象(整体法或隔离法)→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论. 2.常用的方法 (1)在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用假设法. (2)求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解 法等. 3.带电体的平衡问题仍然满足平衡条件,只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力. 4.如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动,因为F洛⊥v. 题型1整体法和隔离法在受力分析中的应用 例1如图1所示,固定在水平地面上的物体P,左侧是光滑圆弧面,一根轻绳跨过物体P 顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4 kg的小球,小球与圆心连线跟水平方向的夹角θ=60°,绳的另一端水平连接物块3,三个物块重均为50 N,作用在物块2的水平力F=20 N,整个系统平衡,g=10 m/s2,则以下正确的是() 图1 A.1和2之间的摩擦力是20 N B.2和3之间的摩擦力是20 N

电磁感应解题技巧及练习

电磁感应专题复习(重要) 基础回顾 (一)法拉弟电磁感应定律 1、内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 E=nΔΦ/Δt(普适公式) 当导体切割磁感线运动时,其感应电动势计算公式为E=BLVsinα 2、E=nΔΦ/Δt与E=BLVsinα的选用 ①E=nΔΦ/Δt计算的是Δt时间内的平均电动势,一般有两种特殊求法 ΔΦ/Δt=BΔS/Δt即B不变ΔΦ/Δt=SΔB/Δt即S不变 ② E=BLVsinα可计算平均动势,也可计算瞬时电动势。 ③直导线在磁场中转动时,导体上各点速度不一样,可用 V平=ω(R1+R2)/2代入也可用E=nΔΦ/Δt 间接求得出 E=BL2ω/2(L为导体长度, ω为角速度。) (二)电磁感应的综合问题 一般思路:先电后力即:先作“源”的分析--------找出电路中由电磁感应所产生的 电源,求出电源参数E和r。再进行“路”的分析-------分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相应部分的电流大小,以便安培力的求解。然后进行“力”的分析--------要分析 力学研究对象(如金属杆、导体线圈等)的受力情况尤其注意其所受的安培力。按着进行“运动”状态的分析---------根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型。最后是“能量”的分析-------寻找电磁感应过程和力学研究对象的运动过程中能量转化和守恒的关系。【常见题型分析】 题型一楞次定律、右手定则的简单应用 例题(2006、广东)如图所示,用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为L0 、下弧 长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于o点,悬点正下方存在一个弧长为2 L0、下弧长为 2 d0、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0 远小于L先将线框拉开到图示位置,松手后让线 框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦,下列说法中正确的是 A、金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→ B、金属线框离开磁场时感应电流的方向a→d→c→b→ C、金属线框d c边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D、金属线框最终将在磁场内做简谐运动。 题型二法拉第电磁感应定律的简单应用 例题(2000、上海卷)如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处在坚直向下的匀 强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动,此时abcd构成一个边长为L的正方形,棒的电阻力为r,其余部分电阻不计,开始时磁感强度为B。 (1)若从t=0时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为K,同时保持棒静止,求棒中的感 应电流,在图上标出感应电流的方向。 (2)在(1)情况中,始终保持棒静止,当t=t1 秒未时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?(3)若从t=0时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以速度v向右做匀速运动时,若使棒中不 产生感应电流,则磁感强度怎样随时间变化(写出B与t的关系式)? d a c B0

高中物理专项练习:电磁感应

高中物理专项练习:电磁感应 一.选择题 1. (高三考试大纲调研卷10)如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L。一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合 (图中位置Ⅰ),导线框的速度为v0。经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零。此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力),则 A. 上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等 B. 上升过程中线框产生的热量与下降过程中线框产生的热量相等 C. 上升过程中,导线框的加速度逐渐增大 D. 上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力的平均功率 【答案】D 【解析】线框运动过程中要产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大,故A错误;线框产生的焦耳热等于克服安培力做功,对应与同一位置,上升过程安培力大于下降过程安培力,上升与下降过程位移相等,则上升过程克服安培力做功等于下降过程克服安培力做功,上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多,故B错误;上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动。设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:,,由此可知,线框速度v减小时,加速度a也减小, 故C错误;下降过程中,线框做加速运动,则有:,,,由此可知,下降过程加速度小于上升过程加速度,上升过程位移与下降过程位移相等,则上升时间短,下降时

【物理】高考物理临界状态的假设解决物理试题解答题压轴题提高专题练习含详细答案

【物理】高考物理临界状态的假设解决物理试题解答题压轴题提高专题练习含 详细答案 一、临界状态的假设解决物理试题 1.如图甲所示,小车B 紧靠平台的边缘静止在光滑水平面上,物体A (可视为质点)以初速度v 0从光滑的平台水平滑到与平台等高的小车上,物体和小车的v -t 图像如图乙所示,取重力加速度g =10m /s 2,求: (1)物体A 与小车上表面间的动摩擦因数; (2)物体A 与小车B 的质量之比; (3)小车的最小长度。 【答案】(1)0.3;(2)1 3 ;(3)2m 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据v t -图像可知,A 在小车上做减速运动,加速度的大小 21241m /s 3m /s 1 v a t ==?-?= 若物体A 的质量为m 与小车上表面间的动摩擦因数为μ,则 1mg ma μ= 联立可得 0.3μ= (2)设小车B 的质量为M ,加速度大小为2a ,根据牛顿第二定律 2mg Ma μ= 得 1 3 m M = (3)设小车的最小长度为L ,整个过程系统损失的动能,全部转化为内能

2 20 1 1() 22 mgL mv M m v μ=-+ 解得 L =2m 2.壁厚不计的圆筒形薄壁玻璃容器的侧视图如图所示。圆形底面的直径为2R ,圆筒的高度为R 。 (1)若容器内盛满甲液体,在容器中心放置一个点光源,在侧壁以外所有位置均能看到该点光源,求甲液体的折射率; (2)若容器内装满乙液体,在容器下底面以外有若干个光源,却不能通过侧壁在筒外看到所有的光源,求乙液体的折射率。 【答案】(1)5n ≥甲;(2)2n >乙 【解析】 【详解】 (1)盛满甲液体,如图甲所示,P 点刚好全反射时为最小折射率,有 1 sin n C = 由几何关系知 2 2 2sin 2R C R R = ??+ ? ?? 解得 5n =则甲液体的折射率应为 5n ≥甲

2020年高考物理复习训练试题及答案:万有引力

2020年高考物理复习训练试题及答案:万有引力 一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题至少一个答案准确,选不全得3分) 1.(2020·安徽高考)我国发射的“天宫一号”和“神舟八号”在 对接前,“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神舟八号”的运行轨道高度为343km。它们的运行轨道均视为圆周,则( ) A.“天宫一号”比“神舟八号”速度大 B.“天宫一号”比“神舟八号”周期长 C.“天宫一号”比“神舟八号”角速度大 D.“天宫一号”比“神舟八号”加速度大 2.近年来,人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆,正 在实行着激动人心的科学探究,为我们将来登上火星、开发和利用火星打下坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动,并测得该运动的周期为T,若火星的平均密度为ρ。下列关系式中准确的是( ) A.ρ∝T B.ρ∝ C.ρ∝T2 D.ρ∝ 3.(2020·宁波模拟)1798年,英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G,所以卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人。若已知万有引力常量G,地球表面处的重力加速度g,地球半径R,地球上一个昼夜的时间T1(地球自转周期),一年的时间T2(地球公转的周期),地球中心到月球中心的距离L1,地球中心到太阳中心的距离L2。你能计算出( ) A.地球的质量m地= B.太阳的质量m太= C.月球的质量m月=

D.可求月球、地球及太阳的密度 4.(2020·新课标全国卷)假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( ) A.1- B.1+ C.()2 D.()2 5.(2020·德州模拟)假设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍,则下列相关地球同步卫星的叙述准确的是( ) A.运行速度是第一宇宙速度的倍 B.运行速度是第一宇宙速度的倍 C.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的n倍 D.向心加速度是地球赤道上物体随地球自转的向心加速度的倍 6.(2020·莱芜模拟)假设月亮和同步卫星都是绕地心做匀速圆周 运动的,下列说法准确的是( ) A.同步卫星的线速度大于月亮的线速度 B.同步卫星的角速度大于月亮的角速度 C.同步卫星的向心加速度大于月亮的向心加速度 D.同步卫星的轨道半径大于月亮的轨道半径 7.(2020·蚌埠模拟)2020年9月29日,我国成功发射“天宫一号”飞行器,“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度约为28 000 km/h,地球同步卫星的环绕速度约为3.1 km/s,比较两者绕地球的运动 ( ) A.“天宫一号”的轨道半径大于同步卫星的轨道半径 B.“天宫一号”的周期大于同步卫星的周期

高考物理二轮复习专题一直线运动

专题一直线运动 『经典特训题组』 1.如图所示,一汽车在某一时刻,从A点开始刹车做匀减速直线运动,途经B、C两点,已知AB=3.2 m,BC=1.6 m,汽车从A到B及从B到C所用时间均为t=1.0 s,以下判断正确的是() A.汽车加速度大小为0.8 m/s2 B.汽车恰好停在C点 C.汽车在B点的瞬时速度为2.4 m/s D.汽车在A点的瞬时速度为3.2 m/s 答案C 解析根据Δs=at2,得a=BC-AB t2=-1.6 m/s 2,A错误;由于汽车做匀减速 直线运动,根据匀变速直线运动规律可知,中间时刻的速度等于这段时间内的平 均速度,所以汽车经过B点时的速度为v B=AC 2t=2.4 m/s,C正确;根据v C=v B+ at得,汽车经过C点时的速度为v C=0.8 m/s,B错误;同理得v A=v B-at=4 m/s,D错误。 2.如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置—时间(x-t)图线。由图可知() A.在t1时刻,b车追上a车 B.在t1到t2这段时间内,b车的平均速度比a车的大 C.在t2时刻,a、b两车运动方向相同 D.在t1到t2这段时间内,b车的速率一直比a车的大 答案A

解析在t1时刻之前,a车在b车的前方,在t1时刻,a、b两车的位置坐标相同,两者相遇,说明在t1时刻,b车追上a车,A正确;根据x-t图线纵坐标的变化量表示位移,可知在t1到t2这段时间内两车的位移相等,则两车的平均速度相等,B错误;由x-t图线切线的斜率表示速度可知,在t2时刻,a、b两车运动方向相反,C错误;在t1到t2这段时间内,b车图线斜率不是一直比a车的大,所以b车的速率不是一直比a车的大,D错误。 3.甲、乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在t=0到t=t1的时间内,它们的v-t图象如图所示。在这段时间内() A.汽车甲的平均速度比乙的大 B.汽车乙的平均速度等于v1+v2 2 C.甲、乙两汽车的位移相同 D.汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大 答案A 解析根据v-t图象中图线与时间轴围成的面积表示位移,可知甲的位移大于乙的位移,而运动时间相同,故甲的平均速度比乙的大,A正确,C错误;匀变速 直线运动的平均速度可以用v1+v2 2来表示,由图象可知乙的位移小于初速度为v2、 末速度为v1的匀变速直线运动的位移,故汽车乙的平均速度小于v1+v2 2,B错误; 图象的斜率的绝对值表示加速度的大小,甲、乙的加速度均逐渐减小,D错误。 4. 如图所示是某物体做直线运动的v2-x图象(其中v为速度,x为位置坐标),下列关于物体从x=0处运动至x=x0处的过程分析,其中正确的是()

电磁感应中的图像问题专题练习

电磁感应中的图像问题专题练习

电磁感应中的图像问题专题练习 1.(2016武汉模拟)如图(甲)所示,矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直.规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图(乙)所示.若规定顺时针方向为感应电流i的正方向,图中正确的是( ) 2.(2016山西康杰中学高二月考)如图所示,两条平行虚线之间存在 匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,虚线间的距离为L.金属圆环的直径也是L.自圆环从左边界进入磁场开始计时,以垂直于磁场边界的 恒定速度v穿过磁场区域.规定逆时针方向为感应电流i的正方向,则圆环中感应电流i随其移动距离x的变化的i x图像最接近( )

3.如图(甲)所示,光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图(乙)所示(规定向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态.规定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向为外力的正方向,则在0~2t0时间内,能正确反映流过导体棒ab的电流与时间或外力与时间关系的图线是( ) 4.如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R 的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿abcda的感应电流方向为正,则表示线框中电流i 随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是( )

5.如图所示,EOF和E′O′F′为空间一匀强磁场的边界,其中EO∥E′O′,FO∥F′O′,且EO⊥OF,OO′为∠EOF的角平分线,OO′间的距离为l,磁场方向垂直于纸面向里,一边长为l的正方形导线框ABCD 沿O′O方向匀速通过磁场,t=0时刻恰好位于图示位置.规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正,则在图中感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是( ) 6.如图所示,用导线制成的矩形框长2L,以速度v穿过有理想界面的宽为L的匀强磁场,那么,线框中感应电流和时间的关系可用下图中的哪个图表示( )

高三物理选择题专项训练题(全套)

2018届高三物理选择题专题训练1 14.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表相连,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化15.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是() A.安培力的方向可以不垂直于直导线 B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C.安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D.将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半 16.如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。 不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为() 2 A.2 B.2 C.1 D. 2 17.如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系绕处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()A.一定升高B.一定降低 C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 18.如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()

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