備戰(zhàn)高考物理壓軸題之法拉第電磁感應(yīng)定律(備戰(zhàn)高考題型整理-突破提升)含詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-02 00:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 生的熱量等于克服安培力，即可得解．【詳解】（1）當(dāng)t=3s時(shí)，設(shè)MN的速度為v1，則v1=at=3m/s感應(yīng)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(dāng)t＝6 s時(shí)，設(shè)MN的速度為v2，則速度為：v2＝at＝6 m/s感應(yīng)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(jìn)行受力分析可得：F2＋F安cos 37176。＝mgsin 37176。代入數(shù)據(jù)得：F2＝－ N(負(fù)號說明力的方向沿斜面向下)(3)MN棒做變加速直線運(yùn)動，當(dāng)x＝5 m時(shí)，v＝＝5 m/s＝2 m/s因?yàn)樗俣葀與位移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(diǎn)睛】本題是雙桿類型，分別研究它們的情況是解答的基礎(chǔ)，運(yùn)用力學(xué)和電路．關(guān)鍵要抓住安培力與位移是線性關(guān)系，安培力的平均值等于初末時(shí)刻的平均值，從而可求出安培力做功．8．如圖1所示，水平面上有兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，兩導(dǎo)軌間距為l，電阻均可忽略不計(jì)。在M和P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體桿ab質(zhì)量為m、電阻為r，并與導(dǎo)軌接觸良好。整個(gè)裝置處于方向豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)給ab桿一個(gè)初速度v0，使桿向右運(yùn)動。（1）當(dāng)ab桿剛好具有初速度v0時(shí)，求此時(shí)ab桿兩端的電壓U；a、b兩端哪端電勢高；（2）請?jiān)趫D2中定性畫出通過電阻R的電流i隨時(shí)間t變化規(guī)律的圖象；（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。同樣給ab桿一個(gè)初速度v0，使桿向右運(yùn)動。請分析說明ab桿的運(yùn)動情況?！敬鸢浮浚?）；a端電勢高（2） （3）當(dāng)ab桿以初速度0開始切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)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(yùn)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(yùn)動。當(dāng)電容器兩端電壓與感應(yīng)電動勢相等時(shí)，充電結(jié)束，桿以恒定的速度做勻速直線運(yùn)動。【解析】【分析】（1）求解產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小，根據(jù)全電路歐姆定律求解電流強(qiáng)度和電壓，根據(jù)右手定則判斷電勢高低；（2）分析桿的受力情況和運(yùn)動情況，確定感應(yīng)電流變化情況，由此畫出圖象；（3）桿在向右運(yùn)動過程中速度逐漸減小、由此分析安培力的變化，確定運(yùn)動情況；根據(jù)動量定理求解最后的速度大小。【詳解】（1）ab桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢： E = Blv0 根據(jù)全電路歐姆定律：ab桿兩端電壓即路端電壓：解得；a端電勢高。（2）桿在向右運(yùn)動過程中速度逐漸減小、感應(yīng)電動勢逐漸減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得感應(yīng)電流逐漸減小，通過電阻R的電流i隨時(shí)間變化規(guī)律的圖象如圖所示：（3）當(dāng)ab桿以初速度0開始切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)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(yùn)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(yùn)動。當(dāng)電容器兩端電壓與感應(yīng)電動勢相等時(shí)，充電結(jié)束，桿以恒定的速度做勻速直線運(yùn)動?！军c(diǎn)睛】對于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點(diǎn)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(yīng)現(xiàn)象中的能量如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。9．如圖(a)所示，間距為l、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)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(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt的大小隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖(b)所示．t＝0時(shí)刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時(shí)下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放．在ab棒運(yùn)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(dǎo)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(shí)刻(tx未知)ab棒恰進(jìn)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(dāng)ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運(yùn)動時(shí)，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?yàn)榇怪庇谛泵嫦蛏希?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?yàn)閐到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(dá)區(qū)域Ⅱ前做勻加速直線運(yùn)動，a＝Fm＝gsinθ. cd棒始終靜止不動，
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