歷年備戰(zhàn)高考物理易錯題匯編-法拉第電磁感應定律練習題含詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-02 00:19 本頁面
【文章內容簡介】 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．6．如圖所示，電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在傾角的絕緣斜面上，該裝置處于垂直斜面向下的勻強磁場中，磁感應強度大小，質量、電阻的導體ab垂直放在框架上，從靜止開始沿框架無擦下滑，與框架接觸良好，框架的質量、寬度，框架與斜面間的動摩擦因數(shù)，與斜面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取。（1）若框架固定，求導體棒的最大速度；（2）若框架固定，導體棒從靜止下滑至某一置時速度為，此過程程中共有3C的電量通過導體棒，求此過程回路產(chǎn)生的熱量Q；（3）若框架不固定，求當框架剛開始運動時棒的速度?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】（1）棒ab產(chǎn)生的電動勢為： 回路中感應電流為： 棒ab所受的安培力為： 對棒ab： 當加速度時，速度最大最大速度為： ；（2）根據(jù)能量轉化和守恒定律有： 代入數(shù)據(jù)可以得到： （3）回路中感應電流為： 框架上邊所受安培力為對框架代入數(shù)據(jù)可以得到： 。7．如圖甲所示，水平放置的電阻不計的光滑平行金屬導軌相距L=，左端連接R=，右端緊靠在絕緣墻壁邊，導軌間虛線右邊與墻壁之間的區(qū)域內存在方向垂直導軌平面的磁場，虛線與墻壁間的距離為s=10m，磁感應強度B隨時間t變化的圖象如圖乙所示。一電阻r=、質量為m== ，在t=0時刻金屬棒受水平向右的大小F=，棒與導軌始終接觸良好，棒滑至墻壁邊后就保持靜止不動。求：(1)棒進入磁場時受到的安培力F；(2) 在0～4s時間內通過電阻R的電荷量q；(3)在0～5s時間內金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱Q。【答案】(1) (2) （3） 【解析】(1)棒進入磁場之前對ab受力分析由牛頓第二定律得由勻變速直線位移與時間關系則由勻變速直線運動速度與時間關系得金屬棒受到的安培力 (2)由上知，棒進人磁場時,則金屬棒作勻速運動，勻速運動時間3～4s棒在絕緣墻壁處靜止不動則在0～4s時間內通過電阻R的電量 (3)由上知在金屬棒在勻強磁場中勻速運動過程中產(chǎn)生的4～5s由楞次定律得感應電流方向為順時針，由左手定則知金屬棒受到的安培力水平向右，則金屬棒仍在絕緣墻壁處靜止不動，由法拉第電磁感應定律得焦耳熱在0～5s時間內金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱【點睛】本題根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式結合分析棒的運動情況，關鍵是求解安培力．當棒靜止后磁場均勻變化，回路中產(chǎn)生恒定電流，由焦耳定律求解熱量．8．如圖所示，無限長金屬導軌EF、PQ固定在傾角為θ＝53176。的光滑絕緣斜面上，軌道間距L＝1 m，底部接入一阻值為R＝ Ω的定值電阻，上端開口．垂直斜面向上的勻強磁場的磁感應強度B＝2 T．一質量為m＝ kg的金屬棒ab與導軌接觸良好，ab與導軌間的動摩擦因數(shù)μ＝，ab連入導軌間的電阻r＝ Ω，電路中其余電阻不計．現(xiàn)用一質量為M＝ kg 的物體通過一不可伸長的輕質細繩繞過光滑的定滑輪與ab相連．由靜止釋放M，當M下落高度h＝ m時，ab開始勻速運動(運動中ab始終垂直導軌，并接觸良好)．不計空氣阻力，sin 53176。＝，cos 53176。＝，取g＝10 m/s2．求：(1)ab棒沿斜面向上運動的最大速度vm；(2)ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR和流過電阻R的總電荷量q．【答案】（1）3m/s．（2），8C【解析】【分析】【詳解】（1）由題意知，由靜止釋放M后，ab棒在繩拉力T、重力mg、安培力F和軌道支持力N及摩擦力f共同作用下做沿軌道向上做加速度逐漸減小的加速運動直至勻速運動，當達到最大速度時，由平衡條件有：T﹣mgsinθ﹣F﹣f＝0…①N﹣mgcosθ＝0…②T＝Mg…③又由摩擦力公式得 f＝μN…④ab所受的安培力 F＝BIL…⑤回路中感應電流 I⑥聯(lián)解①②③④⑤⑥并代入數(shù)據(jù)得：最大速度 vm＝3m/s…⑦（2）由能量守恒定律知，系統(tǒng)的總能量守恒，即系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能、焦耳熱及摩擦而轉化的內能之和，有：Mgh﹣mghsinθQ+fh…⑧電阻R產(chǎn)生的焦耳熱 QRQ…⑨根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律有：流過電阻R的總電荷量 q△t…⑩電流的平均值 ?感應電動勢的平均值 ?磁通量的變化量△
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