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(xì)答案(編輯修改稿)
2025-03-31 23:03 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，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。7．如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)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(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．、電阻不計(jì)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(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小；(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小；(3)在上問(wèn)中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)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(kāi)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(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，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(shí)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(zhǎng)為l，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BI=vBlR⑥⑦由⑥、⑦兩式解得B=PRvl=82101T=⑧磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上考點(diǎn)： 導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；牛頓第二定律【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、牛頓第二定律 。屬于中等難度的題目，解這類(lèi)問(wèn)題的突破口為正確分析安培力的變化，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列方程求解。開(kāi)始下滑時(shí)，速度為零，無(wú)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小；金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，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(zhǎng)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(zhǎng)度的電阻均為r．整個(gè)裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)對(duì)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(kāi)始以速度v0沿EF方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．(1)求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到FH位置，即將離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)，F(xiàn)H兩端的電勢(shì)差．(2)關(guān)于導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，小明和小華兩位同學(xué)進(jìn)行了討論．小明認(rèn) 為導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(rèn) 為前一過(guò)程導(dǎo)體棒有效切割長(zhǎng)度在增大，所以電流是增大的，后一過(guò)程導(dǎo)體棒有效切 割長(zhǎng)度不變，電流才是恒定不變的．你認(rèn)為這兩位同學(xué)的觀點(diǎn)正確嗎?請(qǐng)通過(guò)推算證 明你的觀點(diǎn)．(3)求導(dǎo)體棒從D位置運(yùn)動(dòng)到EG位置的過(guò)程中，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】(1) (2)兩個(gè)同學(xué)的觀點(diǎn)都不正確 (3)【解析】【分析】【詳解】(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到FH位置，即將離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)，由于切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv0在電路中切割磁感線(xiàn)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，則此時(shí)可將電路等效為：可以將切割磁感線(xiàn)的FH棒看成電動(dòng)勢(shì)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(shì)差：(2)兩個(gè)同學(xué)的觀點(diǎn)都不正確取AC棒在D到EG運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度為x，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)程中電流是恒定的；當(dāng)導(dǎo)體棒由EG棒至FH的過(guò)程中，由于切割磁感線(xiàn)的導(dǎo)體長(zhǎng)度一定，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，但電路中電阻是隨運(yùn)動(dòng)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(shí)刻沿運(yùn)動(dòng)方向的位移為s,如圖所示：則安培力與
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