高考物理專題題庫∶法拉第電磁感應(yīng)定律的推斷題綜合題附詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ?。唬?）若金屬棒下滑距離為60m時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱；（3）改變電阻箱R2的值，當(dāng)R2為何值時(shí)，金屬棒勻速下滑時(shí)R2消耗的功率最大；消耗的最大功率為多少？【答案】（1）斜面傾角α是30176。，；（2）若金屬棒下滑距離為60m時(shí)速度恰達(dá)到最大，金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，；（3）改變電阻箱R2的值，當(dāng)R2為4Ω時(shí)，金屬棒勻速下滑時(shí)R2消耗的功率最大，．【解析】【分析】（1）電鍵S打開，ab棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度圖象求出加速度，由牛頓第二定律求解斜面的傾角α．開關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由F安=BIL，I=得到安培力表達(dá)式，由重力的分力mgsinα=F安，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B．（2）金屬棒由靜止開始下滑100m的過程中，重力勢(shì)能減小mgSsinα，轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能和整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱，由能量守恒求解電熱．（3）改變電阻箱R2的值后，由金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)，得到干路中電流表達(dá)式，推導(dǎo)出R2消耗的功率與R2的關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求解R2消耗的最大功率．【詳解】（1）電鍵S打開，從圖上得：a=gsinα==5m/s2得 sinα=，則得α=30176。金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，此時(shí)棒所受的安培力F安=BIL又 I=，R總=Rab+R1+=（1+2+）Ω=6Ω從圖上得：vm=由平衡條件得：mgsinα=F安，所以mgsinα=代入數(shù)據(jù)解得：B=；（2）由動(dòng)能定理：mg?S?sinα﹣Q=mvm2﹣0由圖知，vm=得 Q=mg?S?sinα﹣mvm2=；（3）改變電阻箱R2的值后，金屬棒勻速下滑時(shí)的速度為vm′，則有mgsinα=BI總LR2和燈泡并聯(lián)電阻 R并′==（）Ω，R2消耗的功率：P2==由上聯(lián)立解得 P2=（）2由數(shù)學(xué)知識(shí)得，當(dāng)=R2，即R2=4Ω時(shí)，R2消耗的功率最大：最大功率為 P2m=（）2（）=W=．8．如圖所示，導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m1=，電阻，長度L=，橫放在U型金屬框架上?？蚣苜|(zhì)量m2=，放在絕緣水平面上，MM39。、NN39。相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。連接兩導(dǎo)軌的金屬桿MN電阻。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與MM39。、NN39。保持良好接觸。當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力， 。（1）求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度的大小；（2）從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量量，求該過程ab位移的大??；（3）從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)，共經(jīng)歷多少時(shí)間?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】（1）由題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力為： ab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： ，MN中電流為： MN受到的安培力為： ，框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，有： 由上述各式代入數(shù)據(jù)，解得： ； （2）導(dǎo)體棒ab與MN中感應(yīng)電流時(shí)刻相等，由焦耳定律得知， 則閉合回路中產(chǎn)生的總熱量： 由能量守恒定律，得： 代入數(shù)據(jù)解得： （3）ab加速過程中，有： 取極短時(shí)間間隔， 即： 對(duì)整過程求和可得： 解得： 代入數(shù)據(jù)解得： 點(diǎn)睛：ab向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流流過MN，MN受到向右的安培力，當(dāng)安培力等于最大靜摩擦力時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)，根據(jù)安培力、歐姆定律和平衡條件等知識(shí)，求出速度，依據(jù)能量守恒求解位移，對(duì)加速過程由動(dòng)量定理列式，可得出合外力的沖量與動(dòng)量變化之間的關(guān)系；本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，考查電磁感應(yīng)、焦耳定律、能量守恒定律定律等知識(shí)綜合應(yīng)用和分析能力，要注意正確選擇物理規(guī)律列式求解。9．如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PO、MN，PQ、MN的電阻不計(jì)，間距為d=、M兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B==，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒LL2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒L1，L2在
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