備戰(zhàn)高考物理備考之電磁感應現象的兩類情況壓軸突破訓練∶培優(yōu)-易錯-難題篇(編輯修改稿)
2025-04-02 00:29 本頁面
【文章內容簡介】 (1)判斷金屬棒下滑過程中產生的感應電流方向； (2)求金屬棒下滑速度達到5m/s時的加速度大小； (3)當金屬棒下滑速度達到穩(wěn)定時，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電流方向為由到．（2）金屬棒下滑速度達到時產生的感應電動勢為感應電流為，金屬棒受到的安培力為由牛頓第二定律得：，解得：．（3）設金屬棒運動達到穩(wěn)定時，所受安培力為，棒在沿導軌方向受力平衡，解得：，又：，電阻消耗的功率：．【點睛】該題考查右手定則的應用和導體棒沿著斜面切割磁感線的運動，該類題型綜合考查電磁感應中的受力分析與法拉第電磁感應定律的應用，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，并處在磁感應強度大小B＝ T，方向豎直向下的勻強磁場中，框架的電阻非均勻分布．將質量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為坐標原點，PQ方向為x軸正方向建立坐標．金屬棒從處以的初速度，沿x軸負方向做的勻減速直線運動，運動中金屬棒僅受安培力作用．求：(1) m，框架產生的焦耳熱Q；(2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數關系；(3) s過程中通過ab的電荷量q，某同學解法為： s金屬棒的運動距離x， s時回路內的電阻R，然后代入求解．指出該同學解法的錯誤之處，并用正確的方法解出結果．【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動所以(3) s時回路內的電阻R代入進行計算．正確的解法是因為所以【點睛】電磁感應中的功能關系是通過安培力做功量度外界的能量轉化成電能．找兩個物理量之間的關系是通過物理規(guī)律一步一步實現的．用公式進行計算時，如果計算的是過程量，我們要看這個量有沒有發(fā)生改變．9．“801所”設計的磁聚焦式霍爾推進器可作為太空飛船的發(fā)動機，其原理如下：系統捕獲宇宙中大量存在的等離子體(由電量相同的正、負離子組成)經系統處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應強度為B垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域Ⅰ內．當柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場后，自動關閉區(qū)域Ⅰ系統(關閉粒子進入通道、撤去磁場B1)．區(qū)域Ⅱ內有磁感應強度大小為B垂直紙面向外的勻強磁場，磁場右邊界是直徑為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方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經過該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經過柵極MN、PQ之間的電場加速后從PQ噴出，在加速氙原子核的過程中探測器獲得反向推力(不計氙原子核、等離子體的重力，不計粒子之間相互作用于相對論效應)．已知極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質量為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噴出時的速度大小v3；(3)因區(qū)域Ⅱ內磁場發(fā)生器故障，導致區(qū)域Ⅱ中磁感應強度減半并分布在整個區(qū)域Ⅱ中，求能進入區(qū)域Ⅰ的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數的百分比．【答案】（1） （2） （3） 【解析】【分析】【詳解】（1）離子在磁場中做勻速圓周運動時： 根據題意，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）等離子體由下方進入區(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉，當粒子受到的電場力等于洛倫茲力時，形成穩(wěn)定的勻強電場，設等離子體的電荷量為 ，則 即 氙原子核經過區(qū)域I加速后，離開PQ的速度大小為 ，根據動能定理可知：其中電壓 聯立可得（3）根據題意，當區(qū)域Ⅱ中的磁場變?yōu)橹?，根據可知，①根據示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠從M點沿著軌跡1進入區(qū)域I，而沿著AF左側射入的粒子將被上極板RM擋住而無法進入區(qū)域I．該軌跡的圓心O1，正好在N點，所以根據幾何關系關系可知，此時；②根據示意圖可知，沿著AG方向射入的氙原子核，恰好從下極板N點沿著軌跡2進入區(qū)域I，而沿著AG右側射入的粒子將被下極板SN擋住而無法進入區(qū)域I．，所以此時入射角度．根據上述分析可知，只有這個范圍內射入的粒子還能進入區(qū)域
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