備戰(zhàn)高考物理法拉第電磁感應(yīng)定律-經(jīng)典壓軸題含詳細答案(編輯修改稿)
2025-03-31 23:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，對加速過程由動量定理列式，可得出合外力的沖量與動量變化之間的關(guān)系；本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，考查電磁感應(yīng)、焦耳定律、能量守恒定律定律等知識綜合應(yīng)用和分析能力，要注意正確選擇物理規(guī)律列式求解。7．如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37176。角，下端連接阻值為R的電阻．勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直．、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，．求：(1)金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小；(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大?。?3)在上問中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度的大小與方向．(g=10rn／s2，sin37176。＝， cos37176。＝)【答案】（1）4m／s2（2）10m/s（3），方向垂直導(dǎo)軌平面向上 【解析】試題分析： （1）金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律：①由①式解得＝10（－）m／s2=4m／s2②（2）設(shè)金屬棒運動達到穩(wěn)定時，速度為，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡③此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻消耗的電功率：④由③、④兩式解得⑤（3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應(yīng)強度為BI=vBlR⑥⑦由⑥、⑦兩式解得B=PRvl=82101T=⑧磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上考點： 導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢；牛頓第二定律【名師點睛】本題主要考查了導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢、牛頓第二定律 。屬于中等難度的題目，解這類問題的突破口為正確分析安培力的變化，根據(jù)運動狀態(tài)列方程求解。開始下滑時，速度為零，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，因此不受安培力，根據(jù)牛頓第二定律可直接求解加速度的大?。唤饘侔粝禄俣冗_到穩(wěn)定時，金屬棒所受合外力為零，根據(jù)平衡條件求出安培力。視頻8．如圖所示，在水平面上固定一光滑金屬導(dǎo)軌HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L．一質(zhì)量為m足夠長導(dǎo)體棒AC垂直EF方向放置于在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r．整個裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)對導(dǎo)體棒AC施加一水平向右的外力，使導(dǎo)體棒從D位置開始以速度v0沿EF方向做勻速直線運動，導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．(1)求導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，F(xiàn)H兩端的電勢差．(2)關(guān)于導(dǎo)體棒運動過程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，小明和小華兩位同學(xué)進行了討論．小明認 為導(dǎo)體棒在整個運動過程中是勻速的，所以回路中電流的值是恒定不變的；小華則認 為前一過程導(dǎo)體棒有效切割長度在增大，所以電流是增大的，后一過程導(dǎo)體棒有效切 割長度不變，電流才是恒定不變的．你認為這兩位同學(xué)的觀點正確嗎?請通過推算證 明你的觀點．(3)求導(dǎo)體棒從D位置運動到EG位置的過程中，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】(1) (2)兩個同學(xué)的觀點都不正確 (3)【解析】【分析】【詳解】(1)導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，由于切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E=BLv0在電路中切割磁感線的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，則此時可將電路等效為：可以將切割磁感線的FH棒看成電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源，根據(jù)題意知，外電路電阻為R=4r，再根據(jù)閉合電路歐姆定律得FH間的電勢差：(2)兩個同學(xué)的觀點都不正確取AC棒在D到EG運動過程中的某一位置，MN間距離設(shè)為x，則由題意有：DM=NM=DN=x則此時切割磁感線的有效長度為x，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bxv0回路的總電阻為R=3rx據(jù)歐姆定律知電路中電流為，即此過程中電流是恒定的；當(dāng)導(dǎo)體棒由EG棒至FH的過程中，由于切割磁感線的導(dǎo)體長度一定，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，但電路中電阻是隨運動而增加的據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流是減小的．(3)設(shè)任意時刻沿運動方向的位移為s,如圖所示：則安培力與
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