備戰(zhàn)高考物理備考之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況壓軸突破訓(xùn)練∶培優(yōu)-易錯(cuò)-難題篇(編輯修改稿)
2025-04-02 00:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (1)判斷金屬棒下滑過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向； (2)求金屬棒下滑速度達(dá)到5m/s時(shí)的加速度大??； (3)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，求電阻R消耗的功率．【答案】（1）由到 （2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）由右手定則判斷金屬棒中的感應(yīng)電流方向?yàn)橛傻剑?）金屬棒下滑速度達(dá)到時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電流為，金屬棒受到的安培力為由牛頓第二定律得：，解得：．（3）設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，所受安培力為，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡，解得：，又：，電阻消耗的功率：．【點(diǎn)睛】該題考查右手定則的應(yīng)用和導(dǎo)體棒沿著斜面切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，該類題型綜合考查電磁感應(yīng)中的受力分析與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，要求的解題的思路要規(guī)范，解題的能力要求較高．8．如圖所示，寬度L＝ m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝ T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，框架的電阻非均勻分布．將質(zhì)量m＝ kg，電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上，并與框架接觸良好．以P為坐標(biāo)原點(diǎn)，PQ方向?yàn)閤軸正方向建立坐標(biāo)．金屬棒從處以的初速度，沿x軸負(fù)方向做的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒僅受安培力作用．求：(1) m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q；(2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關(guān)系；(3) s過程中通過ab的電荷量q，某同學(xué)解法為： s金屬棒的運(yùn)動(dòng)距離x， s時(shí)回路內(nèi)的電阻R，然后代入求解．指出該同學(xué)解法的錯(cuò)誤之處，并用正確的方法解出結(jié)果．【答案】(1) J (2) (3)【解析】【分析】【詳解】(1)金屬棒僅受安培力作用，其大小 m，框架中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功所以.(2)金屬棒所受安培力為所以由于棒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)所以(3) s時(shí)回路內(nèi)的電阻R代入進(jìn)行計(jì)算．正確的解法是因?yàn)樗浴军c(diǎn)睛】電磁感應(yīng)中的功能關(guān)系是通過安培力做功量度外界的能量轉(zhuǎn)化成電能．找兩個(gè)物理量之間的關(guān)系是通過物理規(guī)律一步一步實(shí)現(xiàn)的．用公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，如果計(jì)算的是過程量，我們要看這個(gè)量有沒有發(fā)生改變．9．“801所”設(shè)計(jì)的磁聚焦式霍爾推進(jìn)器可作為太空飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體(由電量相同的正、負(fù)離子組成)經(jīng)系統(tǒng)處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ內(nèi)．當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)后，自動(dòng)關(guān)閉區(qū)域Ⅰ系統(tǒng)(關(guān)閉粒子進(jìn)入通道、撤去磁場(chǎng)B1)．區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓(圓與下板相切于極板中央A)．放在A處的放射源能夠向各個(gè)方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經(jīng)過該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過柵極MN、PQ之間的電場(chǎng)加速后從PQ噴出，在加速氙原子核的過程中探測(cè)器獲得反向推力(不計(jì)氙原子核、等離子體的重力，不計(jì)粒子之間相互作用于相對(duì)論效應(yīng))．已知極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：(1)氙原子核在A處的速度大小v2；(2)氙原子核從PQ噴出時(shí)的速度大小v3；(3)因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度減半并分布在整個(gè)區(qū)域Ⅱ中，求能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比．【答案】（1） （2） （3） 【解析】【分析】【詳解】（1）離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)： 根據(jù)題意，在A處發(fā)射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成寬度為D的平行氙原子核束，即 則： （2）等離子體由下方進(jìn)入?yún)^(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子受到的電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，形成穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，設(shè)等離子體的電荷量為 ，則 即 氙原子核經(jīng)過區(qū)域I加速后，離開PQ的速度大小為 ，根據(jù)動(dòng)能定理可知：其中電壓 聯(lián)立可得（3）根據(jù)題意，當(dāng)區(qū)域Ⅱ中的磁場(chǎng)變?yōu)橹螅鶕?jù)可知，①根據(jù)示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠從M點(diǎn)沿著軌跡1進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AF左側(cè)射入的粒子將被上極板RM擋住而無法進(jìn)入?yún)^(qū)域I．該軌跡的圓心O1，正好在N點(diǎn)，所以根據(jù)幾何關(guān)系關(guān)系可知，此時(shí)；②根據(jù)示意圖可知，沿著AG方向射入的氙原子核，恰好從下極板N點(diǎn)沿著軌跡2進(jìn)入?yún)^(qū)域I，而沿著AG右側(cè)射入的粒子將被下極板SN擋住而無法進(jìn)入?yún)^(qū)域I．，所以此時(shí)入射角度．根據(jù)上述分析可知，只有這個(gè)范圍內(nèi)射入的粒子還能進(jìn)入?yún)^(qū)域
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