全國(guó)高考物理法拉第電磁感應(yīng)定律的推斷題綜合高考真題匯總附詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-03-31 22:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向下，此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖所示，不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響當(dāng)時(shí)，突然使ab棒獲得向右的速度，同時(shí)在棒上施加一方向水平、大小可變化的外力F，保持ab棒具有大小為恒為、方向向左的加速度，取．求時(shí)棒所受到的安培力；分析前3s時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況并求前3s內(nèi)棒所受的摩擦力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系式；從時(shí)刻開始，當(dāng)通過電阻R的電量時(shí)，ab棒正在向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)撤去外力F，此后ab棒又運(yùn)動(dòng)了后靜止求撤去外力F后電阻R上產(chǎn)生的熱量Q．【答案】(1)，方向水平向右(2) (3)【解析】【詳解】解：由圖b知： 時(shí)棒的速度為零，故回路中只有感生感應(yīng)勢(shì)為： 感應(yīng)電流為： 可得時(shí)棒所受到的安培力：，方向水平向右； 棒與軌道間的最大摩擦力為：故前3s內(nèi)導(dǎo)體棒靜止不動(dòng)，由平衡條件得： 由圖知在內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為： 聯(lián)立解得：； 前3s內(nèi)通過電阻R的電量為： 設(shè)3s后到撤去外力F時(shí)又運(yùn)動(dòng)了，則有： 解得： 此時(shí)ab棒的速度設(shè)為，則有： 解得： 此后到停止，由能量守恒定律得：可得：7．如圖甲所示，兩根間距L=、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌ab、cd水平放置，一端與阻值R=．質(zhì)量m=，已知導(dǎo)體棒與兩根導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為f=，導(dǎo)體棒電阻為r=，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示（取g=10m/s2）．求：（1）當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時(shí)，棒所受安培力F安的大?。ㄓ妙}中字母表示）．（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．（3）若ef棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)距離為S=，速度已達(dá)v′=3m/s．求此過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q．【答案】（1）F=B2L2vr+R；（2）B=1T；（3）Q=【解析】【詳解】(1)當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時(shí),導(dǎo)體棒上的電動(dòng)勢(shì)為E,電路中的電流為I.由法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv 由歐姆定律I=ER+r 導(dǎo)體棒所受安培力F=BIL 聯(lián)合解得:F=B2L2vr+R (2)由圖可以知道:導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a1=5m/s2 ,初速度v0=0 ,導(dǎo)體棒中無電流.由牛頓第二定律知Ff=ma 計(jì)算得出:F=2N 由圖可以知道:當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度a=0時(shí),開始以v=3m/s 做勻速運(yùn)動(dòng)此時(shí)有:FfF安=0 解得:B=1T (3)設(shè)ef棒此過程中,產(chǎn)生的熱量為Q,由功能關(guān)系知Ffs=Q+12mv39。2 :帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得出Q= 故本題答案是：（1）F=B2L2vr+R；（2）B=1T；（3）Q=【點(diǎn)睛】利用導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在結(jié)合閉合電路歐姆定律可求出回路中的電流，即可求出安培力的大小，在求熱量時(shí)要利用功能關(guān)系求解。8．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)＝1m，導(dǎo)軌平面與水平面成＝30176。角，上端連接的電阻．質(zhì)量為m＝、阻值的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，距離導(dǎo)軌最上端d＝4m，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上．（1）若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，將金屬棒釋放，求金屬棒勻速下滑時(shí)電阻R兩端的電壓；（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與時(shí)間成正比，在外力作用下ab棒保持靜止，當(dāng)t＝；（3）若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是，在平行于導(dǎo)軌平面的外力F作用下ab棒保持靜止，求此外力F的最大值。【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】本題考查的是導(dǎo)體棒切割磁感線的動(dòng)力學(xué)問題，我們首先把導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況分析清楚，然后結(jié)合相應(yīng)規(guī)律即可求出相應(yīng)參量?！驹斀狻浚?）勻速時(shí)，導(dǎo)體棒收到的安培力等于重力的下滑分力，可得：，求出電動(dòng)勢(shì)為E=4V，所以金屬棒勻速下滑時(shí)電阻R兩端的電壓U=3V（2）設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=kt，則電路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為，安培力的大小為，當(dāng)t=2s時(shí)，外力等于零，可得：，解出k=，最后可得P=I2R=。（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得：，根據(jù)可得，最后化簡(jiǎn)可得，所以外力F的取值范圍【點(diǎn)睛】過程比較復(fù)雜的問題關(guān)鍵在于過程分析，對(duì)運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析。9．如圖所示，兩根間距為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，其cd右側(cè)水平，左側(cè)為豎直的畫弧，圓弧半徑為r，導(dǎo)軌的電阻與摩擦不計(jì)，在導(dǎo)軌的頂端接有阻值為R1的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)有一根阻值為R質(zhì)量為m的金屬桿，在水平拉力作用下，從圖中位置ef由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。開始運(yùn)動(dòng)后，經(jīng)時(shí)間t1，金屬桿運(yùn)動(dòng)到cd時(shí)撤去拉力，此時(shí)理想電壓
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