備戰(zhàn)高考物理-法拉第電磁感應(yīng)定律-培優(yōu)-易錯(cuò)-難題練習(xí)(含答案)及詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-03-31 22:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 I1=E1R+r 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得 I1=5A（2）由第1問(wèn)，v1=10m/s，2s后金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)，由：mg=BI2LI2=E2R+rE2 = BLv2，代入數(shù)據(jù)得：v2=5m/s金屬桿下落過(guò)程有：Q=12mv1212mv22+mghQR=RR+rQ代入數(shù)據(jù)得QR=【點(diǎn)睛】本題強(qiáng)化對(duì)圖像的認(rèn)識(shí)，圖像中兩段運(yùn)動(dòng)比較特殊，一段是勻加速，一段是勻速，這個(gè)是解題的突破口，可以用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合電路相關(guān)公式求解問(wèn)題。對(duì)于非勻變速突出從能量角度找突破口列示求解。7．如圖甲所示為發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化模型，固定于絕緣水平桌面上的金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒ab在水平向右的拉力F作用下，以水平速度v沿金屬導(dǎo)軌向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab始終與金屬導(dǎo)軌形成閉合回路．已知導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度恰好等于平行導(dǎo)軌間距l(xiāng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，忽略摩擦阻力．(1)求導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I；(2)從微觀角度看，導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷受到沿棒方向的洛倫茲力做功而產(chǎn)生的．如圖乙(甲圖中導(dǎo)體棒ab)所示，為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒ab中的自由電荷為正電荷，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，設(shè)導(dǎo)體棒ab中總共有N個(gè)自由電荷．；，推導(dǎo)非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率．【答案】(1) (2) 宏觀角度【解析】(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體棒水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡，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，即非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率；微觀角度：如圖所示：對(duì)于一個(gè)自由電荷q，非靜電力為沿棒方向所受洛倫茲力非靜電力對(duì)導(dǎo)體棒ab中所有自由電荷做功的功率將u和代入得非靜電力做功的功率拉力做功的功率因此即非靜電力做功的功率等于拉力做功的功率.8．如圖所示，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m1=，電阻，長(zhǎng)度L=，橫放在U型金屬框架上?？蚣苜|(zhì)量m2=，放在絕緣水平面上，MM39。、NN39。相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)。連接兩導(dǎo)軌的金屬桿MN電阻。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開(kāi)始無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與MM39。、NN39。保持良好接觸。當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力， 。（1）求框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度的大?。唬?）從ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，MN上產(chǎn)生的熱量量，求該過(guò)程ab位移的大小；（3）從ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，共經(jīng)歷多少時(shí)間。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）由題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力為： ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： ，MN中電流為： MN受到的安培力為： ，框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，有： 由上述各式代入數(shù)據(jù)，解得： ； （2）導(dǎo)體棒ab與MN中感應(yīng)電流時(shí)刻相等，由焦耳定律得知， 則閉合回路中產(chǎn)生的總熱量： 由能量守恒定律，得： 代入數(shù)據(jù)解得： （3）ab加速過(guò)程中，有： 取極短時(shí)間間隔， 即： 對(duì)整過(guò)程求和可得： 解得： 代入數(shù)據(jù)解得： 點(diǎn)睛：ab向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流流過(guò)MN，MN受到向右的安培力，當(dāng)安培力等于最大靜摩擦力時(shí)，框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，根據(jù)安培力、歐姆定律和平衡條件等知識(shí)，求出速度，依據(jù)能量守恒求解位移，對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)量定理列式，可得出合外力的沖量與動(dòng)量變化之間的關(guān)系；本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題，考查電磁感應(yīng)、焦耳定律、能量守恒定律定律等知識(shí)綜合應(yīng)用和分析能力，要注意正確選擇物理規(guī)律列式求解。9．如圖所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行導(dǎo)軌PO、MN，PQ、MN的電阻不計(jì)，間距為d=、M兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B==，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒LL2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒L1，L2在水平恒力F=，由靜止開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，試求:(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=，棒L2的加速度多大？(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm.(3)若在棒L2達(dá)到最大速度vm時(shí)撤去外力F，并同時(shí)釋放棒L1，求棒L2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度值.(4)若固定棒L1，當(dāng)棒L2的速度為v，且離開(kāi)棒L1距離為S的
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