精選備戰(zhàn)高考物理易錯(cuò)題專題復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律含詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-02 06:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=kt，則電路中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為，安培力的大小為，當(dāng)t=2s時(shí)，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(jiǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行分析。8．如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=，電阻R=，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=、電阻r=，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，磁場(chǎng)的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示。求：(1)金屬桿在5s末的運(yùn)動(dòng)速率(2)第4s末時(shí)外力F的功率【答案】(1) (2) 【解析】(1)由題意，電壓表的示數(shù)為 5s末電壓表的示數(shù) ，所以代入數(shù)據(jù)可得 (2)由及Ut圖像可知,U隨時(shí)間均勻變化,導(dǎo)體棒在力F作用下勻加速運(yùn)動(dòng) 代入數(shù)據(jù)可得 在4s末，金屬桿的切割速度為 此時(shí)拉力F為 所以4s末拉力F的功率為 【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合，由電路的串聯(lián)關(guān)系先求出電動(dòng)勢(shì)，再求出速度；由加速度的定義，求出加速度；根據(jù)瞬時(shí)功率的表達(dá)式，求出第5秒末外力F的功率．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(chǎng)，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(chǎng)，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(dòng)到區(qū)域Ⅱ的下邊界EF處之前，cd棒始終靜止不動(dòng)，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(zhǎng)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(chǎng)的方向；(2)當(dāng)ab棒在區(qū)域Ⅱ內(nèi)運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)，a＝Fm＝gsinθ. cd棒始終靜止不動(dòng)，ab棒在到達(dá)區(qū)域Ⅱ前、后，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，則ab棒在區(qū)域Ⅱ中一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)的時(shí)間t2=2lvt=2lgsinθ ab棒從開始下滑至EF的總時(shí)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(chǎng)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(gè)條件解題即可。10．如圖（1）所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面斜向上，長(zhǎng)為1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，、與導(dǎo)軌接觸端間電阻為1Ω．兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，電路中R2為一電阻箱．已知燈泡的電阻RL=4Ω，定值電阻R1=2Ω，調(diào)節(jié)電阻箱使R2=12Ω，重力加速度g=10m
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