全國高考物理法拉第電磁感應定律的推斷題綜合高考模擬和真題匯總附詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-01 22:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動過程中速度逐漸減小、感應電動勢逐漸減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應電流逐漸減小，通過電阻R的電流i隨時間變化規(guī)律的圖象如圖所示：（3）當ab桿以初速度0開始切割磁感線時，產(chǎn)生感應電動勢，電路開始給電容器充電，有電流通過ab桿，桿在安培力的作用下做減速運動，隨著速度減小，安培力減小，加速度也減小，桿做加速度減小的減速運動。當電容器兩端電壓與感應電動勢相等時，充電結束，桿以恒定的速度做勻速直線運動?！军c睛】對于電磁感應問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點是分析安培力作用下物體的平衡問題；另一條是能量，分析電磁感應現(xiàn)象中的能量如何轉化是關鍵。6．如圖(a)所示，間距為l、電阻不計的光滑導軌固定在傾角為θ的斜面上．在區(qū)域Ⅰ內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強磁場，磁感應強度為B；在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場，其磁感應強度Bt的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖(b)所示．t＝0時刻在軌道上端的金屬細棒ab從如圖位置由靜止開始沿導軌下滑，同時下端的另一金屬細棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導軌上由靜止釋放．在ab棒運動到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動，兩棒均與導軌接觸良好．已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R，ab棒的質(zhì)量、阻值均未知，區(qū)域Ⅱ沿斜面的長度為2l，在t＝tx時刻(tx未知)ab棒恰進入?yún)^(qū)域Ⅱ，：圖(a) 圖(b)(1)通過cd棒電流的方向和區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的方向；(2)當ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運動時，cd棒消耗的電功率；(3)ab棒開始下滑的位置離EF的距離；(4)ab棒開始下滑至EF的過程中回路中產(chǎn)生的熱量．【答案】(1)電流方向由d到c，區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場方向為垂直于斜面向上；(2)m2g2Rsin2θB2l2 (3)3l (4)4mglsinθ 【解析】【詳解】(1)由右手定則可知通過cd棒電流的方向為d到c；再由左手定則可判斷區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場垂直于斜面向上．(2)cd棒平衡，BIl＝mgsin θ，得I=mgsinθBl cd棒消耗的電功率P＝I2R，得P=m2g2Rsin2θB2l2 (3)ab棒在到達區(qū)域Ⅱ前做勻加速直線運動，a＝Fm＝gsinθ. cd棒始終靜止不動，ab棒在到達區(qū)域Ⅱ前、后，回路中產(chǎn)生的感應電動勢不變，則ab棒在區(qū)域Ⅱ中一定做勻速直線運動，可得ΔΦΔt=Blvt，Bl?2ltx=Blgsinθtx 所以tx=2lgsinθ.ab棒在區(qū)域Ⅱ中做勻速直線運動的速度vt=2glsinθ 則ab棒開始下滑的位置離EF的距離h＝12atx2＋2l＝3l (4)ab棒在區(qū)域Ⅱ中運動的時間t2=2lvt=2lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的總時間：t=tx+t2=22lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的過程中閉合回路中產(chǎn)生的熱量：Q＝EIt總＝BlvtIt總＝4mglsinθ 故本題答案是：(1)電流方向由d到c，區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場方向為垂直于斜面向上；(2)m2g2Rsin2θB2l2 (3)3l (4)4mglsinθ【點睛】題目中cd棒一直處于靜止狀態(tài)，說明cd棒受到的安培力是恒力并且大小應該和導體棒的重力分量相等，要結合并把握這個條件解題即可。7．如圖1所示，MN和PQ為豎直放置的兩根足夠長的光滑平行金屬導軌，兩導軌間距為l，電阻均可忽略不計．在M和P之間接有阻值為R的定值電阻，導體桿ab質(zhì)量為m、電阻不計，并與導軌接觸良好．整個裝置處于磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中．將導體桿ab由靜止釋放．求：（1）a. 試定性說明ab桿的運動；b. ab桿下落穩(wěn)定后，電阻R上的熱功率．（2）若將M和P之間的電阻R改為接一電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源，發(fā)現(xiàn)桿ab由靜止向上運動（始終未到達MP處），如圖2所示．a(chǎn). 試定性說明ab桿的運動：b. 桿穩(wěn)定運動后，電源的輸出功率．（3）若將M和P之間的電阻R改為接一電容為C的電容器，如圖3所示．a(chǎn)b桿由靜止釋放．請推導證明桿做勻加速直線運動，并求出桿的加速度．【答案】（1）加速度逐漸減小的變加速直線運動；P= （2）加速度逐漸減小的加速；P= （3）a=【解析】(1)a、對ab桿下滑過程，由牛頓第二定律，可知隨著速度的增大，加速度逐漸減小，當時，加速度為零，桿做勻速直線運動；故桿先做加速度逐漸減小的加速，再做勻速直線運動.b、ab桿穩(wěn)定下滑時，做勻速直線運動：,可得故(2)a、對ab桿上滑過程，由牛頓第二定律：，上滑的速度增大，感應電流與電源提供的電流方向相反，總電流逐漸減小，故加速度逐漸減?。煌瑯蛹铀俣葹榱銜r桿向上勻速直線運動.B、桿向上勻速時，電源的輸出功率解得：(3)設桿下滑經(jīng)時間，由牛頓第二定律：，電容器的充電電流電容器增加的電量為：而聯(lián)立解得：可知桿下滑過程給電容器充電的過程加速度恒定不變，故為勻加速直線運動．解
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