備戰(zhàn)高考物理培優(yōu)-易錯(cuò)-難題(含解析)之法拉第電磁感應(yīng)定律及詳細(xì)答案-全文預(yù)覽
【正文】 s＝，有一根阻值r＝2Ω的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌由靜止釋放，恰好獨(dú)立勻速通過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，取重力加速度g＝10m/s2，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．求： (1)ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度的大小v；(2)在t1＝＝；(3)整個(gè)過(guò)程中，電路產(chǎn)生的總熱量Q．【答案】（1）1m/s（2）4:1（3）0．01 J【解析】試題分析：（1）由mgs一金屬桿置于導(dǎo)軌上，金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。求金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域正中間時(shí)所受安培力的大小及此時(shí)電流的功率.【答案】,【解析】【詳解】設(shè)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，運(yùn)動(dòng)的位移為x，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有設(shè)金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域中間位置時(shí)的速度為v，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有聯(lián)立以上各式解得:金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域中間位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv通過(guò)金屬桿的電流為金屬桿受到的安培力為F=BIL解得：電流的功率為解得：14．如圖甲所示，傾角為θ=37°足夠長(zhǎng)的傾斜導(dǎo)體軌道與光滑水平軌道平滑連接。cd棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最大速度的過(guò)程中流過(guò)cd棒的電荷量q=（sin37°=，cos37°=，g=10m/s2），則：， （1）cd和傾斜軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少；（2）ab和水平軌道之間的最大壓力是多少；（3）cd棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱是多少．【答案】(1) μ=；(2) FN=6N (3) Qab=【解析】【詳解】解：(1) cd剛釋放時(shí)，加速度：a=5m/s2對(duì)cd棒受力分析，由牛頓第二定律得：mgsinθμmgcosθ=ma解得：μ=(2)由圖像可知，a=0時(shí)cd棒速度達(dá)到最大，此時(shí)電路中的電流最大，此時(shí)cd速度：v=1m/s，ab安培力達(dá)到最大，對(duì)地面壓力也達(dá)到最大對(duì)cd受力分析：mgsinθ=F+μmgcosθ對(duì)ab棒受力分析：FN=mg+F解得：FN=6N， F=2N(3)安培力大?。篎=BId=B2d2v2R 解得：B=4T由：q=It=E2Rt=Δ?2R=Bdx2R解得：x=cd從開(kāi)始到速度最大的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：mgxsinθμmgxcosθW=12mv2產(chǎn)生的總焦耳熱：Q=Wab棒上產(chǎn)生的焦耳熱：Qab=12Q=15．如圖甲所示，兩豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=，導(dǎo)軌下端接一電阻R=5的小燈泡，導(dǎo)軌間存在一寬h=，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙所示規(guī)律變化，t=0時(shí)刻一金屬桿自磁場(chǎng)區(qū)域上方以某一初速度沿導(dǎo)軌下落，t1時(shí)刻金屬桿恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，直至穿越磁場(chǎng)區(qū)域，整改過(guò)程中小燈泡的亮度始終保持不變．已知金屬桿的質(zhì)量m=，金屬桿下落過(guò)程中始終保持水平且與導(dǎo)軌良好接觸，不計(jì)金屬桿及導(dǎo)軌的電阻，g取10m/s2．求：（1）金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v；（2）圖乙中t1的數(shù)值；（3）整個(gè)過(guò)程中小燈泡產(chǎn)生的總焦耳熱Q．【答案】（1）5m/s（2）（3）【解析】解：（1）金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受力平衡整理得（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律（3）整個(gè)過(guò)程中小燈泡產(chǎn)生的總焦耳熱解得：。在水平軌道平面內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，傾斜軌道平面內(nèi)有垂直于傾斜軌道向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，大小都為B，現(xiàn)將質(zhì)量m=、電阻R=1Ω的兩個(gè)相同導(dǎo)體棒ab和cd，垂直于軌道分別置于水平軌道上和傾斜軌道的頂端，同時(shí)由靜止釋放。金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好。=dv=故在t2＝0．25 s時(shí)ab還在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)勢(shì)E2＝BLv=0．6V此時(shí)R1與R2并聯(lián)，R總=3Ω，得R1兩端電壓U1′＝0．2V電功率P=U2R，故在t1＝0．1 s和t2＝0．25 s時(shí)刻電阻R1的電功率比值P1P2=U12U139。（1）與a連接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱？（2）圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10分鐘，則此過(guò)程中產(chǎn)生了多少電能？（3）自行車(chē)車(chē)輪邊緣線速度是多少？【答案】（1）a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線柱；（2） (3) 【解析】試題分析：（1）根據(jù)右手定則，輪子邊緣點(diǎn)是等效電源的負(fù)極，則a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線柱；（2）根據(jù)焦耳定律代入數(shù)據(jù)
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