培優(yōu)-易錯-難題電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況輔導專題訓練及答案解析(編輯修改稿)
2025-03-31 22:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計電阻水平放置，間距為L，有兩根長度均為L、電阻均為R、質(zhì)量均為m的導體棒AB、CD平放在金屬導軌上。其中棒CD通過絕緣細繩、定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，重物放在水平地面上，開始時細繩伸直但無彈力，棒CD與導軌間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，忽略其他摩擦和其他阻力，導軌間有一方向豎直向下的勻強磁場，磁場區(qū)域的邊界滿足曲線方程：，單位為。CD棒處在豎直向上的勻強磁場中?，F(xiàn)從時刻開始，使棒AB在外力F的作用下以速度v從與y軸重合處開始沿x軸正方向做勻速直線運動,在運動過程中CD棒始終處于靜止狀態(tài)。（1）求棒AB在運動過程中，外力F的最大功率；（2）求棒AB通過磁場區(qū)域的過程中，棒CD上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若棒AB在勻強磁場中運動時，重物始終未離開地面,且滿足：，求重物所受支持力大小隨時間變化的表達式?！敬鸢浮浚?）（2）（3）①當 0t≤時，F(xiàn)N=mg②當t時， FN=(1+μ)mgsin?③當≤t時， FN=mg【解析】【詳解】（1）當棒AB運動到處時，棒AB的有效切割長度最長，安培力最大，則外力F最大，功率也最大，此時：F=B1IL=，Pm=Fv解得：Pm=；(2) 棒AB在勻強磁場區(qū)域B1的運動過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=B1Lvsinx則感應(yīng)電動勢的有效值為：E有效=，I有效= t=可以得到：Q=Rt=?；(3)當CD棒所受安培力F安=μmg時，設(shè)棒AB所在位置橫坐標為x0，對棒CD受力分析可得：=μmg y=Lsinx0解得：x0=，x1=L則：t1=，t2=①當 0t≤時，則：FN=mg②當t時，則：FN=mg+μmg即：FN=(1+μ)mgsin?③當≤t時，則：FN=mg。8．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學設(shè)計了一種閃爍裝置．如圖所示，自行車后輪由半徑的金屬內(nèi)圈、半徑的金屬外圈和絕緣幅條構(gòu)成．后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4跟金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為的小燈泡．在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強度、方向垂直紙面向外的扇形勻強磁場，其內(nèi)半徑為、外半徑為、張角．后輪以角速度，相對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動．若不計其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)．（1）當金屬條進入扇形磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向；（2）當金屬條進入扇形磁場時，畫出閃爍裝置的電路圖；（3）從金屬條進入扇形磁場時開始，經(jīng)計算畫出輪子一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差隨時間變化的圖象；【答案】（1），電流方向由到；（2）見解析；（3）見解析【解析】【分析】【詳解】（1）金屬條ab在勻強磁場中轉(zhuǎn)動切割，由得：感應(yīng)電動勢為，根據(jù)右手定則判斷可知電流方向由到；（2）邊切割充當電源，其余為外電路，且并聯(lián)，其等效電路如圖所示（3）設(shè)電路的總電阻為，根據(jù)電路圖可知，兩端電勢差：設(shè)離開磁場區(qū)域的時刻，下一根金屬條進入磁場的時刻，則：，設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時間為，則，在內(nèi)，金屬條有四次進出，后三次與第一次相同，由上面的分析可以畫出如下圖象：【點睛】本題考查了電磁感應(yīng)和恒定電路的知識，設(shè)計問題從容易入手，層層遞進，較好地把握了試題的難度和區(qū)分度．9．如圖所示，直角三角形導線框abc固定在勻強磁場中，ab是一段長為l、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計，ac長度為．磁場的磁感強度為B，方向垂直紙面向里．現(xiàn)有一段長度為、電阻為的均勻?qū)w桿MN架在導線框上，開始時緊靠ac，然后沿ab方向以恒定速度υ向b端滑動，滑動中始終與ac平行并與線框保持良好接觸．當MN滑過的距離為時，導線ac中的電流是多大？方向如何？【答案】方向a→c【解析】【分析】【詳解】試題分析：MN滑過的距離為L/3時，它與bc的接觸點為P，如下圖所示由圖可知MP長度為L/3，MP中的感應(yīng)電動勢為：MP段的電阻為：r=和兩電路的并聯(lián)電阻為由歐姆定律，PM中的電流為：由分流得ac中的電流為：，解得考點：本題考查瞬時感應(yīng)電動勢，閉合電路歐姆定律點評：電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合問題，關(guān)鍵是弄清電源和外電路的構(gòu)造，然后根據(jù)電學知識進一步求解10．如圖所示，“＜”型光滑長軌道固定在水平面內(nèi)，電阻不計．軌道中間存在垂直水平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B．一根質(zhì)量m、單位長度電阻R0的金屬桿，與軌道成45176。位置放置在軌道上，從靜止起在水平拉力作用下從軌道的左端O點出發(fā)，向右做加速度大小為a
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