備戰(zhàn)高考物理提高題專題復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況練習(xí)題含答案解析(編輯修改稿)
2025-03-31 23:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=，質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻位為r?，F(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vM，改變電阻箱的阻值R，得到vM與R之間的關(guān)系如圖乙所示。已知導(dǎo)軌間距為L=2m，重力加速度g=10m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)。求：(1)當(dāng)R=0時(shí)，桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小及桿中的電流方向；(2)金屬桿的質(zhì)量m及阻值r；(3)當(dāng)R=4時(shí)，回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W?！敬鸢浮?1)，桿中電流方向從b→a；(2)，；(3)【解析】【分析】【詳解】(1)由圖可知，當(dāng)R=0時(shí)，桿最終以v=3m/s勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢E=BLv=23V=3V電流方向?yàn)橛蒪到a(2)設(shè)最大速度為v，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv，由閉合電路的歐姆定律：桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足 解得由圖像可知：斜率為縱截距為v0=3m/s得到：解得m=，r=3Ω(3)由題意：E=BLv，得則由動(dòng)能定理得聯(lián)立解得W=【點(diǎn)睛】8．如圖所示，在傾角為θ的斜面內(nèi)有兩條足夠長的不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌寬度為L，導(dǎo)軌上端連有阻值為R的電阻；在垂直于導(dǎo)軌邊界ab上方軌道空間內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場B1。邊界ab下方導(dǎo)軌空間內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌向下的勻強(qiáng)磁場B2。電阻也為R、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，磁場B1隨時(shí)間均勻減小，且邊界ab上方軌道平面內(nèi)磁通量變化率大小為k，MN靜止且受到導(dǎo)軌的摩擦力為零；撤去磁場B2，MN從靜止開始在較短的時(shí)間t內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)通過的距離為x。重力加速度為g。(1)求磁場B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；(2)求導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌之間動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)若再撤去B1，恢復(fù)B2，MN從靜止開始運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)過程中的最大動(dòng)能?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)【解析】【分析】【詳解】(1)當(dāng)磁場B1隨時(shí)間均勻減小，設(shè)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢為E，感應(yīng)電流為I，則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)閉合電路歐姆定律MN靜止且受到導(dǎo)軌的摩擦力為零，受力平衡解得(2)撤去磁場B2，設(shè)MN從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度為a，導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌之間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則根據(jù)牛頓第二定律解得(3)若再撤去B1，恢復(fù)B2，設(shè)MN運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為vm，最大動(dòng)能為Ekm，穩(wěn)定時(shí)導(dǎo)體切割磁感線通過回路的感應(yīng)電流安培力為最大動(dòng)能聯(lián)立方程解得9．如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，有一對光滑平行金屬導(dǎo)軌，處于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌間距L＝1m，電阻可忽略不計(jì)．質(zhì)量均為m＝lkg，電阻均為R＝，且與導(dǎo)軌接觸良好．先將PQ暫時(shí)鎖定，金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由靜止開始以加速度a＝，5s后保持拉力F的功率不變，直到棒以最大速度vm做勻速直線運(yùn)動(dòng).(1)求棒MN的最大速度vm；(2)當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，解除PQ鎖定，同時(shí)撤去拉力F，到兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.(3)若PQ始終不解除鎖定，當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)后停下來?（運(yùn)算結(jié)果可用根式表示）【答案】（1） （2）Q=5 J （3）【解析】【分析】【詳解】(1)棒MN做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：FBIL=ma棒MN做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：E=BLv棒MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s時(shí)的速度為：v=at1=2m/s在兩棒組成的回路中，由閉合電路歐姆定律得：聯(lián)立上述式子，有：代入數(shù)據(jù)解得：F=5s時(shí)拉力F的功率為：P=Fv代入數(shù)據(jù)解得：P=1W棒MN最終做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)棒最大速度為vm，棒受力平衡，則有：代入數(shù)據(jù)解得:(2)解除棒PQ后，兩棒運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)量守恒，最終兩棒以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v′，則有：設(shè)從PQ棒解除鎖定，到兩棒達(dá)到相同速度，這個(gè)過程中，兩棒共產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律可得：代入數(shù)據(jù)解得：Q=5J；(3)棒以MN為研究對象，設(shè)某時(shí)刻棒中電流為i，在極短時(shí)間△t內(nèi)，由動(dòng)量定理得：BiL△t=m△v對式子兩邊求和有：而△q=i△t對式子兩邊求和，有:聯(lián)立各式解得：BLq=mvm，
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