高考物理培優(yōu)-易錯-難題(含解析)之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況附詳細答案(更新版)
【正文】 燈泡的電荷量q.（柔軟導(dǎo)線及小燈泡對線框運動的影響可忽略，且斜面足夠長）【答案】（1）1A （2） （3）【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律可得線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為設(shè)小燈泡電阻為R，由可得解得（2）設(shè)線框保持不動的時間為t，根據(jù)共點力的平衡條件可得解得產(chǎn)生的熱量為（3）線框剛好開始運動時根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得根據(jù)電荷量的計算公式可得9．如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝ m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好．導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場．若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運動，求：(1)棒進入磁場前，回路中的電動勢E大?。?2)棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流I與時間t的關(guān)系式．【答案】(1) V； (2) N， I＝；【解析】【分析】【詳解】⑴在棒進入磁場前，由于正方形區(qū)域abcd內(nèi)磁場磁感應(yīng)強度B的變化，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在棒進入磁場前回路中的電動勢為E＝＝⑵當(dāng)棒進入磁場時，磁場磁感應(yīng)強度B＝，此時由于導(dǎo)體棒做切割磁感線運動，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，回路中的電動勢為：e＝Blv，當(dāng)棒與bd重合時，切割有效長度l＝L，達到最大，即感應(yīng)電動勢也達到最大em＝BLv＝＞E＝根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應(yīng)電流最大為：im＝＝根據(jù)安培力大小計算公式可知，棒在運動過程中受到的最大安培力為：Fm＝imLB＝在棒通過三角形abd區(qū)域時，切割有效長度l＝2v（t－1）（其中，1s≤t≤＋1s）綜合上述分析可知，回路中的感應(yīng)電流為：i＝＝（其中，1s≤t≤＋1s）即：i＝t－1（其中，1s≤t≤）【點睛】注意區(qū)分感生電動勢與動生電動勢的不同計算方法，充分理解Bt圖象的含義．10．如圖所示，兩電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ，導(dǎo)軌間距，所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直斜面向上．將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為m的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上，甲金屬桿處在磁場的上邊界，在甲金屬桿上施加一個沿著導(dǎo)軌的外力F，使甲金屬桿在運動過程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運動，加速度大小.(1)乙金屬桿剛進入磁場時，發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運動，則甲乙的電阻R各為多少？(2)）以剛釋放時t =0，寫出從開始到甲金屬桿離開磁場，外力F隨時間t的變化關(guān)系，并說明F的方向．(3)乙金屬桿在磁場中運動時，乙金屬桿中的電功率多少？(4)若從開始釋放到乙金屬桿離開磁場，乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量Q，試求此過程中外力F對甲做的功．【答案】（1）（2）（3）（4）【解析】【分析】【詳解】（1）由于甲乙加速度相同，當(dāng)乙進入磁場時，甲剛出磁場：乙進入磁場時，受力平衡有：解得：；（2）甲在磁場用運動時，外力F始終等于安培力: ，速度為：可得：，F(xiàn)沿導(dǎo)軌向下（3）乙金屬桿在磁場中運動時，乙金屬桿中的電功率為：；（4）乙進入磁場前勻加速運動中，甲乙發(fā)出相同熱量，設(shè)為Q1，此過程中甲一直在磁場中，外力F始終等于安培力，則有：乙在磁場中運動發(fā)出熱量Q2，利用動能定理：可得：，由于甲出磁場以后，外力F為零，可得：。因?qū)w棒是勻速運動，合力做功為0，所以外力克服安培力做功為2 J（3）當(dāng)t=2s時，方向向左，此時合外力，方向向左，所以此時F應(yīng)向右。＝，cos37176。14．如圖所示，足夠長的光滑金屬導(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，上端開口，處于垂直導(dǎo)軌面向內(nèi)的磁感應(yīng)強度為 B = 的勻強磁場中一質(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，不可伸長的輕質(zhì)細繩繞過光滑的定滑輪與 ab 相連，在電鍵 S 打開的情況下，用大小為9N 的恒力 F從靜止開始向下拉繩子的自由端，當(dāng)自由端下落高度 h = 時細繩突然斷了, 始終垂直導(dǎo)軌，并接觸良好，不計空氣阻力，取g =10m / s2 試問：(1)當(dāng)繩子自由端下落高度大小h = 時，ab 上的電流方向如何？此時ab 棒速度的大??；(2)請說明細繩突然斷后 ab 棒的大致運動情況；(3)當(dāng) ab 棒速度最大時，定值電阻 R 的發(fā)熱功率?！敬鸢浮繄D見解析.【解析】【詳解】開關(guān)S由1擲到2，電容器放電后會在電路中產(chǎn)生電流
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