備戰(zhàn)高考物理易錯題專題復(fù)習(xí)-法拉第電磁感應(yīng)定律練習(xí)題含詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-02 00:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 學(xué)問題，我們首先把導(dǎo)體棒的運(yùn)動情況和受力情況分析清楚，然后結(jié)合相應(yīng)規(guī)律即可求出相應(yīng)參量?！驹斀狻浚?）勻速時，導(dǎo)體棒收到的安培力等于重力的下滑分力，可得：，求出電動勢為E=4V，所以金屬棒勻速下滑時電阻R兩端的電壓U=3V（2）設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律為B=kt，則電路中產(chǎn)生的電動勢為，安培力的大小為，當(dāng)t=2s時，外力等于零，可得：，解出k=，最后可得P=I2R=。（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得：，根據(jù)可得，最后化簡可得，所以外力F的取值范圍【點(diǎn)睛】過程比較復(fù)雜的問題關(guān)鍵在于過程分析，對運(yùn)動和受力進(jìn)行分析。8．如圖(a)所示，間距為l、電阻不計的光滑導(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的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖(b)所示．t＝0時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，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，ab棒在到達(dá)區(qū)域Ⅱ前、后，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，則ab棒在區(qū)域Ⅱ中一定做勻速直線運(yùn)動，可得ΔΦΔt=Blvt，Bl?2ltx=Blgsinθtx 所以tx=2lgsinθ.ab棒在區(qū)域Ⅱ中做勻速直線運(yùn)動的速度vt=2glsinθ 則ab棒開始下滑的位置離EF的距離h＝12atx2＋2l＝3l (4)ab棒在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動的時間t2=2lvt=2lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的總時間：t=tx+t2=22lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的過程中閉合回路中產(chǎn)生的熱量：Q＝EIt總＝BlvtIt總＝4mglsinθ 故本題答案是：(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【點(diǎn)睛】題目中cd棒一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明cd棒受到的安培力是恒力并且大小應(yīng)該和導(dǎo)體棒的重力分量相等，要結(jié)合并把握這個條件解題即可。9．如圖1所示，MN和PQ為豎直放置的兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間距為l，電阻均可忽略不計．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、電阻不計，并與導(dǎo)軌接觸良好．整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中．將導(dǎo)體桿ab由靜止釋放．求：（1）a. 試定性說明ab桿的運(yùn)動；b. ab桿下落穩(wěn)定后，電阻R上的熱功率．（2）若將M和P之間的電阻R改為接一電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源，發(fā)現(xiàn)桿ab由靜止向上運(yùn)動（始終未到達(dá)MP處），如圖2所示．a(chǎn). 試定性說明ab桿的運(yùn)動：b. 桿穩(wěn)定運(yùn)動后，電源的輸出功率．（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．a(chǎn)b桿由靜止釋放．請推導(dǎo)證明桿做勻加速直線運(yùn)動，并求出桿的加速度．【答案】（1）加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動；P= （2）加速度逐漸減小的加速；P= （3）a=【解析】(1)a、對ab桿下滑過程，由牛頓第二定律，可知隨著速度的增大，加速度逐漸減小，當(dāng)時，加速度為零，桿做勻速直線運(yùn)動；故桿先做加速度逐漸減小的加速，再做勻速直線運(yùn)動.b、ab桿穩(wěn)定下滑時，做勻速直線運(yùn)動：,可得故(2)a、對ab桿上滑過程，由牛頓第二定律：，上滑的速度增大，感應(yīng)電流與電源提供的電流方向相反，總電流逐漸減小，故加速度逐漸減??；同樣加速度為零時桿向上勻速直線運(yùn)動.B、桿向上勻速時，電源的輸出功率解得：(3)設(shè)桿下滑經(jīng)時間，由牛頓第二定律：，電容器的充電電流電容器增加的電量為：而聯(lián)立解得：可知桿下滑過程給電容器充電的過程加速度
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