培優(yōu)-易錯(cuò)-難題電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況輔導(dǎo)專題訓(xùn)練及答案解析(編輯修改稿)
2025-03-31 22:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)電阻水平放置，間距為L(zhǎng)，有兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)、電阻均為R、質(zhì)量均為m的導(dǎo)體棒AB、CD平放在金屬導(dǎo)軌上。其中棒CD通過(guò)絕緣細(xì)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(shí)細(xì)繩伸直但無(wú)彈力，棒CD與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，忽略其他摩擦和其他阻力，導(dǎo)軌間有一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)從時(shí)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(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中CD棒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。（1）求棒AB在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，外力F的最大功率；（2）求棒AB通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，棒CD上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若棒AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物始終未離開地面,且滿足：，求重物所受支持力大小隨時(shí)間變化的表達(dá)式?！敬鸢浮浚?）（2）（3）①當(dāng) 0t≤時(shí)，F(xiàn)N=mg②當(dāng)t時(shí)， FN=(1+μ)mgsin?③當(dāng)≤t時(shí)， FN=mg【解析】【詳解】（1）當(dāng)棒AB運(yùn)動(dòng)到處時(shí)，棒AB的有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)，安培力最大，則外力F最大，功率也最大，此時(shí)：F=B1IL=，Pm=Fv解得：Pm=；(2) 棒AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域B1的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=B1Lvsinx則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為：E有效=，I有效= t=可以得到：Q=Rt=?；(3)當(dāng)CD棒所受安培力F安=μmg時(shí)，設(shè)棒AB所在位置橫坐標(biāo)為x0，對(duì)棒CD受力分析可得：=μmg y=Lsinx0解得：x0=，x1=L則：t1=，t2=①當(dāng) 0t≤時(shí)，則：FN=mg②當(dāng)t時(shí)，則：FN=mg+μmg即：FN=(1+μ)mgsin?③當(dāng)≤t時(shí)，則：FN=mg。8．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)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(qiáng)度、方向垂直紙面向外的扇形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其內(nèi)半徑為、外半徑為、張角．后輪以角速度，相對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)．若不計(jì)其它電阻，忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)．（1）當(dāng)金屬條進(jìn)入扇形磁場(chǎng)時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并指出ab上的電流方向；（2）當(dāng)金屬條進(jìn)入扇形磁場(chǎng)時(shí)，畫出閃爍裝置的電路圖；（3）從金屬條進(jìn)入扇形磁場(chǎng)時(shí)開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子一圈過(guò)程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差隨時(shí)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(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)切割，由得：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，根據(jù)右手定則判斷可知電流方向由到；（2）邊切割充當(dāng)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(shì)差：設(shè)離開磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻，下一根金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻，則：，設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為，則，在內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)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(diǎn)睛】本題考查了電磁感應(yīng)和恒定電路的知識(shí)，設(shè)計(jì)問(wèn)題從容易入手，層層遞進(jìn)，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(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是一段長(zhǎng)為l、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)，ac長(zhǎng)度為．磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里．現(xiàn)有一段長(zhǎng)度為、電阻為的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開始時(shí)緊靠ac，然后沿ab方向以恒定速度υ向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與ac平行并與線框保持良好接觸．當(dāng)MN滑過(guò)的距離為時(shí)，導(dǎo)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(guò)的距離為L(zhǎng)/3時(shí)，它與bc的接觸點(diǎn)為P，如下圖所示由圖可知MP長(zhǎng)度為L(zhǎng)/3，MP中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(diǎn)：本題考查瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，閉合電路歐姆定律點(diǎn)評(píng)：電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合問(wèn)題，關(guān)鍵是弄清電源和外電路的構(gòu)造，然后根據(jù)電學(xué)知識(shí)進(jìn)一步求解10．如圖所示，“＜”型光滑長(zhǎng)軌道固定在水平面內(nèi)，電阻不計(jì)．軌道中間存在垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B．一根質(zhì)量m、單位長(zhǎng)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(diǎn)出發(fā)，向右做加速度大小為a
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