高考物理備考之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況壓軸突破訓(xùn)練∶培優(yōu)-易錯(cuò)-難題篇附詳細(xì)答案(存儲(chǔ)版)
【正文】 平段導(dǎo)軌間的最大摩擦力均為mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放．求：①金屬棒a剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)，通過(guò)金屬棒b的電流大??；②若金屬棒a在磁場(chǎng)Ⅰ內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，金屬棒b能在導(dǎo)軌上保持靜止，通過(guò)計(jì)算分析金屬棒a釋放時(shí)的高度h應(yīng)滿足的條件；（2）若水平段導(dǎo)軌是光滑的，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，使其進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ．設(shè)兩磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場(chǎng)Ⅰ內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值．【答案】（1）①；② ； （2）【解析】【詳解】（1）① a棒從h0高處釋放后在彎曲導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，有 ①解得： ②a棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)I時(shí) ③, 此時(shí)通過(guò)a、b的感應(yīng)電流大小為 解得： ④② a棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)I時(shí)，b棒受到的安培力大小 ⑤為使b棒保持靜止必有 ⑥由④ ⑤ ⑥聯(lián)立解得： ⑦（2）由題意知當(dāng)金屬棒a進(jìn)入磁場(chǎng)I時(shí)，由左手定則判斷知a棒向右做減速運(yùn)動(dòng)；b棒向左運(yùn)動(dòng)加速運(yùn)動(dòng)．二者產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相反，故當(dāng)二者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等時(shí)閉合回路的電流為零，此后二者均勻速運(yùn)動(dòng)，故金屬棒a、b均勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬棒b中產(chǎn)生焦耳熱最大，設(shè)此時(shí)a、b的速度大小分別為與，由以上分析有：BL =2BL ⑧對(duì)金屬棒a應(yīng)用動(dòng)量定理有： ⑨對(duì)金屬棒b應(yīng)用動(dòng)量定理有: ⑩聯(lián)立⑧⑨⑩解得 ；由功能關(guān)系得電路產(chǎn)生的總電熱為：故金屬棒b中產(chǎn)生焦耳熱最大值為13．如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌 EF、PQ 固定在豎直面內(nèi)，軌道間距L =1m ，底部接入一阻值為R = 的定值電阻，上端開(kāi)口，處于垂直導(dǎo)軌面向內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B = 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一質(zhì)量為m = 的金屬棒 ab與導(dǎo)軌接觸良好，ab 連入導(dǎo)軌間的電阻r = ，電路中其余電阻不計(jì)，不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)光滑的定滑輪與 ab 相連，在電鍵 S 打開(kāi)的情況下，用大小為9N 的恒力 F從靜止開(kāi)始向下拉繩子的自由端，當(dāng)自由端下落高度 h = 時(shí)細(xì)繩突然斷了, 始終垂直導(dǎo)軌，并接觸良好，不計(jì)空氣阻力，取g =10m / s2 試問(wèn)：(1)當(dāng)繩子自由端下落高度大小h = 時(shí)，ab 上的電流方向如何？此時(shí)ab 棒速度的大??；(2)請(qǐng)說(shuō)明細(xì)繩突然斷后 ab 棒的大致運(yùn)動(dòng)情況；(3)當(dāng) ab 棒速度最大時(shí)，定值電阻 R 的發(fā)熱功率。導(dǎo)體棒穿過(guò)1區(qū)過(guò)程。t＝0時(shí)，將開(kāi)關(guān)S由1擲到2。當(dāng)充電和放電達(dá)到一種平衡時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)。因?qū)к壒饣?，所以在有電流通過(guò)棒的過(guò)程中，棒是一直加速運(yùn)動(dòng)（變加速）。勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直?！敬鸢浮竣?；⑵；⑶【解析】試題分析:⑴電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。已知運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒ab始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度g =10m/s2，求：(1)金屬棒ab下滑的最大速度；(2)金屬棒ab由靜止釋放后到恰好開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間；(3)金屬棒ab由靜止釋放后到恰好開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）勻加速。已知2s內(nèi)外力F做功W=。已知電容器的電容為C，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒到導(dǎo)軌左側(cè)的距離為d，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m。(2)棒向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，U形框所受安培力沿斜面向下，靜摩擦力向上，當(dāng)棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)邊界MN處時(shí)，框架與斜面間摩擦力剛好達(dá)到最大值，由平衡條件，有解得。（3）根據(jù)能量守恒有：=，g=10m/s2）（1）求導(dǎo)體棒下滑的最大速度；（2）求當(dāng)速度達(dá)到5m/s時(shí)導(dǎo)體棒的加速度；（3）若經(jīng)過(guò)時(shí)間t，導(dǎo)體棒下滑的垂直距離為s，速度為v．若在同一時(shí)間內(nèi)，電阻產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該電阻上產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流I0的表達(dá)式（各物理量全部用字母表示）．【答案】（1）（2）a=（3）【解析】【分析】根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與安培力大小表達(dá)式，結(jié)合閉合電路歐姆定律與受力平衡方程，即可求解；根據(jù)牛頓第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根據(jù)能量守恒求解；解：（1）當(dāng)物體達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體棒有最大速度，有：根據(jù)歐姆定律有：邊界相距的兩個(gè)范圍足夠大的磁場(chǎng)I、Ⅱ，方向相反且均垂直于金屬框架，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為。摩擦力大小為方向沿斜面向下。一電阻值的細(xì)導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，并被固定在水平面上的兩立柱擋住，導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，在M、N兩端接有一理想電壓表（圖中未畫(huà)出）?！敬鸢浮浚?）；（2）12J；（3）（0≤x≤4m）；；v=0（）【解析】【分析】【詳解】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知：得到：根據(jù)速度與時(shí)間關(guān)系
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