備戰(zhàn)高考物理培優(yōu)易錯試卷(含解析)之法拉第電磁感應定律及詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-02 00:13 本頁面
【文章內容簡介】 當棒勻速運動后，棒因切割磁感線有電動勢，所以電容器兩端的電壓能穩(wěn)定在某個不為0的數(shù)值，即電容器的電量應穩(wěn)定在某個不為0的數(shù)值（不會減少到0），故qt圖像如圖：這時電容器的電壓等于棒的電動勢數(shù)值，棒中無電流。It圖像如圖：8．如圖所示，兩條平行的金屬導軌相距L=lm，金屬導軌的傾斜部分與水平方向的夾角為37176。，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中．金屬棒MN和PQ的質量均為m=，電阻分別為RMN=1Ω和RPQ=2Ω．MN置于水平導軌上，與水平導軌間的動摩擦因數(shù)μ=，PQ置于光滑的傾斜導軌上，兩根金屬棒均與導軌垂直且接觸良好．從t=0時刻起，MN棒在水平外力F1的作用下由靜止開始以a=1m/s2的加速度向右做勻加速直線運動，PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止狀態(tài)．t=3s時，PQ棒消耗的電功率為8W，不計導軌的電阻，水平導軌足夠長，MN始終在水平導軌上運動．求：（1）磁感應強度B的大小；（2）t=0～3s時間內通過MN棒的電荷量；（3）求t=6s時F2的大小和方向；（4）若改變F1的作用規(guī)律，使MN棒的運動速度v與位移s滿足關系：v=，PQ棒仍然靜止在傾斜軌道上．求MN棒從靜止開始到s=5m的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）B = 2T；（2）q = 3C；（3）F2=（負號說明力的方向沿斜面向下）（4）【解析】【分析】t=3s時，PQ棒消耗的電功率為8W，由功率公式P=I2R可求出電路中電流，由閉合電路歐姆定律求出感應電動勢．已知MN棒做勻加速直線運動，由速度時間公式求出t=3s時的速度，即可由公式E=BLv求出磁感應強度B；根據(jù)速度公式v=at、感應電動勢公式E=BLv、閉合電路歐姆定律和安培力公式F=BIL結合，可求出PQ棒所受的安培力大小，再由平衡條件求解F2的大小和方向；改變F1的作用規(guī)律時，MN棒做變加速直線運動，因為速度v與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，可根據(jù)安培力的平均值求出安培力做功，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于克服安培力，即可得解．【詳解】（1）當t=3s時，設MN的速度為v1，則v1=at=3m/s感應電動勢為：E1=BL v1根據(jù)歐姆定律有：E1=I(RMN+ RPQ)根據(jù)P=I2 RPQ代入數(shù)據(jù)解得：B=2T(2)當t＝6 s時，設MN的速度為v2，則速度為：v2＝at＝6 m/s感應電動勢為：E2＝BLv2＝12 V根據(jù)閉合電路歐姆定律：安培力為：F安＝BI2L＝8 N規(guī)定沿斜面向上為正方向，對PQ進行受力分析可得：F2＋F安cos 37176。＝mgsin 37176。代入數(shù)據(jù)得：F2＝－ N(負號說明力的方向沿斜面向下)(3)MN棒做變加速直線運動，當x＝5 m時，v＝＝5 m/s＝2 m/s因為速度v與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，安培力做功：【點睛】本題是雙桿類型，分別研究它們的情況是解答的基礎，運用力學和電路．關鍵要抓住安培力與位移是線性關系，安培力的平均值等于初末時刻的平均值，從而可求出安培力做功．9．在如圖所示的電路中，螺線管上線圈的匝數(shù)n=1500匝，橫截面積S==，定值電阻R1=、R2=，電容器的電容C=，螺線管中磁場的磁感應強度B按如圖所示的規(guī)律變化.（1）求螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢.（2）閉合開關S，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻R2的電功率.（3）開關S斷開后，求流經(jīng)電阻R2的電荷量.【答案】（1）（2）102W （3）105C 【解析】【詳解】（1）根據(jù)法拉第電磁感應定律得E=nΔ?Δt=nSΔBΔt=150020104=（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得I=ER1+R2+r=+4+5A=電阻R2的電功率P=I2R2=102W.（3）開關S斷開后，流經(jīng)電阻R2的電荷量即為S閉合時電容器所帶的電荷量.電容器兩端的電壓U=IR2=流經(jīng)電阻R2的電荷量Q=CU=105C.故本題答案是：（1）（2）102W （3）105C【點睛】根據(jù)法拉第電磁感應定律求出回路中的電動勢，在結合閉合電路歐姆定
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