高中物理 第1章 電磁感應章末檢測卷 教科版選修3-2-預覽頁
【正文】 于導軌平面向上．現(xiàn)對金屬棒施加 4 N 的水平向右的拉力 F，使金屬棒從靜止開始向右運動，試解答以下問題： 圖 12 (1)金屬棒達到的最大速度 vm是多少？ (2)金屬棒達到最大速度后，電阻 R上的發(fā)熱功率為多大？ 答案 (1)4 m/s (2)12 W 解析 (1)當金屬棒速度最大時，拉力 與安培力大小相等． B2L2vmR＋ r＝ F， vm＝F R＋ rB2L2 ＝ 4 m/s (2)回路中電流為 I＝ BLvmR＋ r＝ 2 A，電阻 R 上的發(fā)熱功率為 P＝ I2R＝ 12 W. 15. (12 分 )如圖 13 所示，有兩根足夠長、不計電阻，相距 L 的平行光滑金屬導軌 cd、 ef 與水平面成 θ 角固定放置，底端接一阻值為 R 的電阻，在軌道平面內有磁感應強度為 B 的勻強磁場，方向垂直軌道平面斜向上．現(xiàn)有一平行于 ce、垂直于導軌、質量為 m、電阻不計的金屬桿ab，在沿軌道平面向 上的恒定拉力 F作用下，從底端 ce 由靜止沿導軌向上運動，當 ab 桿速度達 到穩(wěn)定后，撤去拉力 F，最后 ab 桿又沿軌道勻速回到 ce 端．已知 ab 桿向上和向下運動的最大速度相等．求拉力 F 的大小和 ab 桿最后回到 ce 端的速度 v的大?。? 圖 13 答案 2mgsin θ mgRsin θB2L2 解析 當 ab 桿沿導軌上滑達到最大速度 v時，其受力如圖所示： 由平衡條件可知： F－ F 安 ＝ mgsin θ ① 又 F 安 ＝ BIL② 而 I＝ BLvR ③ 聯(lián)立 ①②③ 式得： F－ B2L2vR － mgsin θ ＝ 0④ 同理可得， ab 桿沿導軌下滑達到最大速度時： mgsin θ － B2L2vR ＝ 0⑤ 聯(lián)立 ④⑤ 兩式解得： F＝ 2mgsin θ v＝ mgRsin θB2L2 . 16． (13 分 )某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖 14 所示，一個半徑為 R＝ m 的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為 R的金屬棒 OA， A端與導軌接觸良好， O端固定在圓心處的轉軸上．轉軸的左端有一個半徑為 r＝ R3的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動．圓盤上繞有不 可伸長的細線，下端掛著一個質量為 m＝ kg的鋁塊．在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度 B＝ T． a 點與導軌相連， b 點通過電刷與 O端相連．測量 a、 b 兩點間的電勢差 U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落 h＝ m時，測得 U＝ V． (細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度 g＝ 10 m/s2) 圖 14 (1)測 U 時，與 a 點相接的是電壓表的 “ 正極 ” 還是 “ 負極 ” ？ (2)求此時鋁塊的速度大?。? (3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失． 答 案 (1)正極 (2)2 m/s (3) J 解析 (2)由電磁感應定律得 U＝ E＝ Δ ΦΔ t Δ Φ ＝ 12BR2Δ θ U＝ 12BωR 2 v＝ rω ＝ 13ωR 所以 v＝ 2U3BR＝ 2 m/s. (3)Δ E＝ mgh－ 12mv2 Δ E＝ J.
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