備戰(zhàn)高考物理壓軸題之法拉第電磁感應定律(備戰(zhàn)高考題型整理-突破提升)含詳細答案-wenkub
2025-04-02 00 本頁面
【正文】 即有(3)設金屬線框在每次經過一個條形磁場過程中產生的熱量為Q0，則根據能量守恒有：代入解得：則經過前n個磁場區(qū)域時線框上產生的總的焦耳熱Q=nQ0=。根據安培力公式有：；解得：=．則：（1），試定性描述金屬棒在斜面上的運動情況，并求出它在斜面上運動的最大速度；（2）求從高度h=；（3）求合適值d．【答案】（1）3m/s；（2）；（3）．【解析】【詳解】（1）導體棒在斜面上由靜止滑下時，受重力、支持力、安培力，當安培力增加到等于重力的下滑分量時，加速度減小為零，速度達到最大值；根據牛頓第二定律，有： 安培力： 聯立解得： （2）根據能量守恒定律，從高度h=：故電阻R產生的熱量為： （3）對從斜面最低點到圓軌道最高點過程，根據動能定理，有：①在圓軌道的最高點，重力等于向心力，有：② 聯立①②解得：5．如圖所示，在勻強磁場中有一足夠長的光滑平行金屬導軌，與水平面間的夾角θ＝30176。＝2 N【點睛】本題考查電功率，電量表達式及電磁感應電動勢表達式結合牛頓第二定律求解即可，難度不大，本題中加速度的求解是重點．【考點】動生電動勢、全電路的歐姆定律、牛頓第二定律.6．如圖甲所示，兩根間距L=、電阻不計的足夠長平行金屬導軌ab、cd水平放置，一端與阻值R=．質量m=，已知導體棒與兩根導軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力均為f=，導體棒電阻為r=，整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場B中，導體棒運動過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示（取g=10m/s2）．求：（1）當導體棒速度為v時，棒所受安培力F安的大?。ㄓ妙}中字母表示）．（2）磁場的磁感應強度B．（3）若ef棒由靜止開始運動距離為S=，速度已達v′=3m/s．求此過程中產生的焦耳熱Q．【答案】（1）F=B2L2vr+R；（2）B=1T；（3）Q=【解析】【詳解】(1)當導體棒速度為v時,導體棒上的電動勢為E,電路中的電流為I.由法拉第電磁感應定律E=BLv 由歐姆定律I=ER+r 導體棒所受安培力F=BIL 聯合解得:F=B2L2vr+R 整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中．金屬棒MN和PQ的質量均為m=，電阻分別為RMN=1Ω和RPQ=2Ω．MN置于水平導軌上，與水平導軌間的動摩擦因數μ=，PQ置于光滑的傾斜導軌上，兩根金屬棒均與導軌垂直且接觸良好．從t=0時刻起，MN棒在水平外力F1的作用下由靜止開始以a=1m/s2的加速度向右做勻加速直線運動，PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止狀態(tài)．t=3s時，PQ棒消耗的電功率為8W，不計導軌的電阻，水平導軌足夠長，MN始終在水平導軌上運動．求：（1）磁感應強度B的大?。唬?）t=0～3s時間內通過MN棒的電荷量；（3）求t=6s時F2的大小和方向；（4）若改變F1的作用規(guī)律，使MN棒的運動速度v與位移s滿足關系：v=，PQ棒仍然靜止在傾斜軌道上．求MN棒從靜止開始到s=5m的過程中，系統產生的焦耳熱．【答案】（1）B = 2T；（2）q = 3C；（3）F2=（負號說明力的方向沿斜面向下）（4）【解析】【分析】t=3s時，PQ棒消耗的電功率為8W，由功率公式P=I2R可求出電路中電流，由閉合電路歐姆定律求出感應電動勢．已知MN棒做勻加速直線運動，由速度時間公式求出t=3s時的速度，即可由公式E=BLv求出磁感應強度B；根據速度公式v=at、感應電動勢公式E=BLv、閉合電路歐姆定律和安培力公式F=BIL結合，可求出PQ棒所受的安培力大小，再由平衡條件求解F2的大小和方向；改變F1的作用規(guī)律時，MN棒做變加速直線運動，因為速度v與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，可根據安培力的平均值求出安培力做功，系統產生的熱量等于克服安培力，即可得解．【詳解】（1）當t=3s時，設MN的速度為v1，則v1=at=3m/s感應電動勢為：E1=BL v1根據歐姆定律有：E1=I(RMN+ RPQ)根據P=I2 RPQ代入數據解得：B=2T(2)當t＝6 s時，設MN的速度為v2，則速度為：v2＝at＝6 m/s感應電動勢為：E2＝BLv2＝12 V根據閉合電路歐姆定律：安培力為：F安＝BI2L＝8 N規(guī)定沿斜面向上為正方向，對PQ進行受力分析可得：F2＋F安cos 37176。整個裝置處于方向豎直向上磁感應強度為B的勻強磁場中。請分析說明ab桿的運動情況。【詳解】（1）ab桿切割磁感線產生感應電動勢： E = Blv0 根據全電路歐姆定律：ab桿兩端電壓即路端電壓：解得；a端電勢高。9．如圖(a)所示，間距為l、電阻不計的光滑導軌固定在傾角為θ的斜面上．在區(qū)域Ⅰ內有方向垂直于斜面的勻強磁場，磁感應強度為B；在區(qū)域Ⅱ內有垂直于斜面向下的勻強磁場，其磁感應
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