備戰(zhàn)高考物理壓軸題之法拉第電磁感應(yīng)定律(備戰(zhàn)高考題型整理-突破提升)含詳細(xì)答案(存儲(chǔ)版)
【正文】 ，則有聯(lián)立解得：(2)a如圖所示：每個(gè)自由電荷沿導(dǎo)體棒定向移動(dòng)，都會(huì)受到水平向左的洛倫茲力所有自由電荷所受水平向左的洛倫茲力的合力宏觀表現(xiàn)為安培力則有：解得：B, 宏觀角度：非靜電力對(duì)導(dǎo)體棒ab中所有自由電荷做功的功率等于感應(yīng)電源的電功率，則有：拉力做功的功率為：因此，＝，cos 53176。一電阻r=、質(zhì)量為m== ，在t=0時(shí)刻金屬棒受水平向右的大小F=，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，棒滑至墻壁邊后就保持靜止不動(dòng)。9．如圖(a)所示，間距為l、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上．在區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt的大小隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖(b)所示．t＝0時(shí)刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時(shí)下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放．在ab棒運(yùn)動(dòng)到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動(dòng)，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好．已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R，ab棒的質(zhì)量、阻值均未知，區(qū)域Ⅱ沿斜面的長(zhǎng)度為2l，在t＝tx時(shí)刻(tx未知)ab棒恰進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，：圖(a) 圖(b)(1)通過(guò)cd棒電流的方向和區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場(chǎng)的方向；(2)當(dāng)ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd棒消耗的電功率；(3)ab棒開始下滑的位置離EF的距離；(4)ab棒開始下滑至EF的過(guò)程中回路中產(chǎn)生的熱量．【答案】(1)電流方向由d到c，區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇谛泵嫦蛏希?2)m2g2Rsin2θB2l2 (3)3l (4)4mglsinθ 【解析】【詳解】(1)由右手定則可知通過(guò)cd棒電流的方向?yàn)閐到c；再由左手定則可判斷區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場(chǎng)垂直于斜面向上．(2)cd棒平衡，BIl＝mgsin θ，得I=mgsinθBl cd棒消耗的電功率P＝I2R，得P=m2g2Rsin2θB2l2 (3)ab棒在到達(dá)區(qū)域Ⅱ前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a＝Fm＝gsinθ. cd棒始終靜止不動(dòng)，ab棒在到達(dá)區(qū)域Ⅱ前、后，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，則ab棒在區(qū)域Ⅱ中一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可得ΔΦΔt=Blvt，Bl?2ltx=Blgsinθtx 所以tx=2lgsinθ.ab棒在區(qū)域Ⅱ中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度vt=2glsinθ 則ab棒開始下滑的位置離EF的距離h＝12atx2＋2l＝3l (4)ab棒在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=2lvt=2lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的總時(shí)間：t=tx+t2=22lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的過(guò)程中閉合回路中產(chǎn)生的熱量：Q＝EIt總＝BlvtIt總＝4mglsinθ 故本題答案是：(1)電流方向由d到c，區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪庇谛泵嫦蛏希?2)m2g2Rsin2θB2l2 (3)3l (4)4mglsinθ【點(diǎn)睛】題目中cd棒一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明cd棒受到的安培力是恒力并且大小應(yīng)該和導(dǎo)體棒的重力分量相等，要結(jié)合并把握這個(gè)條件解題即可。請(qǐng)分析說(shuō)明ab桿的運(yùn)動(dòng)情況。整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬棒MN和PQ的質(zhì)量均為m=，電阻分別為RMN=1Ω和RPQ=2Ω．MN置于水平導(dǎo)軌上，與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，PQ置于光滑的傾斜導(dǎo)軌上，兩根金屬棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．從t=0時(shí)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(yùn)動(dòng)，PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)．t=3s時(shí)，PQ棒消耗的電功率為8W，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，MN始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)．求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（2）t=0～3s時(shí)間內(nèi)通過(guò)MN棒的電荷量；（3）求t=6s時(shí)F2的大小和方向；（4）若改變F1的作用規(guī)律，使MN棒的運(yùn)動(dòng)速度v與位移s滿足關(guān)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(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）B = 2T；（2）q = 3C；（3）F2=（負(fù)號(hào)說(shuō)明力的方向沿斜面向下）（4）【解析】【分析】t=3s時(shí)，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(yīng)電動(dòng)勢(shì)．已知MN棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度時(shí)間公式求出t=3s時(shí)的速度，即可由公式E=BLv求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B；根據(jù)速度公式v=at、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv、閉合電路歐姆定律和安培力公式F=BIL結(jié)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(shí)，MN棒做變加速直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗俣葀與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，可根據(jù)安培力的平均值求出安培力做功，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于克服安培力，即可得解．【詳解】（1）當(dāng)t=3s時(shí)，設(shè)MN的速度為v1，則v1=at=3m/s感應(yīng)電動(dòng)
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