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)試卷篇(編輯修改稿)
2025-04-02 21:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 再將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量，則有則回路中的電熱為7．如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，有一對(duì)光滑平行金屬導(dǎo)軌，處于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌間距L＝1m，電阻可忽略不計(jì)．質(zhì)量均為m＝lkg，電阻均為R＝，且與導(dǎo)軌接觸良好．先將PQ暫時(shí)鎖定，金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由靜止開始以加速度a＝，5s后保持拉力F的功率不變，直到棒以最大速度vm做勻速直線運(yùn)動(dòng).(1)求棒MN的最大速度vm；(2)當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，解除PQ鎖定，同時(shí)撤去拉力F，到兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.(3)若PQ始終不解除鎖定，當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)后停下來(lái)?（運(yùn)算結(jié)果可用根式表示）【答案】（1） （2）Q=5 J （3）【解析】【分析】【詳解】(1)棒MN做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：FBIL=ma棒MN做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BLv棒MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s時(shí)的速度為：v=at1=2m/s在兩棒組成的回路中，由閉合電路歐姆定律得：聯(lián)立上述式子，有：代入數(shù)據(jù)解得：F=5s時(shí)拉力F的功率為：P=Fv代入數(shù)據(jù)解得：P=1W棒MN最終做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)棒最大速度為vm，棒受力平衡，則有：代入數(shù)據(jù)解得:(2)解除棒PQ后，兩棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量守恒，最終兩棒以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v′，則有：設(shè)從PQ棒解除鎖定，到兩棒達(dá)到相同速度，這個(gè)過(guò)程中，兩棒共產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律可得：代入數(shù)據(jù)解得：Q=5J；(3)棒以MN為研究對(duì)象，設(shè)某時(shí)刻棒中電流為i，在極短時(shí)間△t內(nèi)，由動(dòng)量定理得：BiL△t=m△v對(duì)式子兩邊求和有：而△q=i△t對(duì)式子兩邊求和，有:聯(lián)立各式解得：BLq=mvm，又對(duì)于電路有：由法拉第電磁感應(yīng)定律得：又代入數(shù)據(jù)解得：8．如圖1所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)匝，線圈面積，線圈的電阻，線圈外接一個(gè)阻值的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示求在內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化量；前4s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量q．【答案】（1）410﹣2Wb（2）1V（3）【解析】試題分析：（1）依據(jù)圖象，結(jié)合磁通量定義式，即可求解；（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，結(jié)合磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率求出前4s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?）根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，結(jié)合閉合電路歐姆定律、電流的定義式求出通過(guò)R的電荷量．（1）根據(jù)磁通量定義式，那么在0～4s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量變化量為：（2）由圖象可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為：4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：（3）電路中的平均感應(yīng)電流為：，又，且所以【點(diǎn)睛】本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由歐姆定律求出感應(yīng)電流，最后由電流定義式的變形公式求出感應(yīng)電荷量．9．在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n=1000匝，橫截面積S=20cm2．螺線管導(dǎo)線電阻r=，R1=，R2=，C=30μF．在一段時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化．求：（1）求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（2）S斷開后，求流經(jīng)R2的電量．【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：；（2）電路電流，電阻兩端電壓，電容器所帶電荷量，S斷開后，流經(jīng)的電量為；【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路的綜合，知道產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分相當(dāng)于電源，運(yùn)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行求解．10．如圖所示，兩根電阻忽略不計(jì)、互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距L=1m，在水平虛線間有與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，磁場(chǎng)區(qū)域的高度d=1m，導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=、電阻Ra=1Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=、電阻Rb=．它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦向下滑動(dòng)，b勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，且當(dāng)b剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a正好進(jìn)入磁場(chǎng)，重力加速度g=10m/s2，不計(jì)a、b棒之間的相互作用，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好，求：（1）b棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中克服安培力所做的功；（2）a棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)兩端的電勢(shì)差；（3）保持a棒以進(jìn)入時(shí)的加速度做勻變速運(yùn)動(dòng)，對(duì)a棒施加的外力隨時(shí)間的變化關(guān)系．【答案】（1）b棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中克服安培力所做的功為1J；（2）；（3）保持a棒以進(jìn)入時(shí)的加速度做勻變速運(yùn)動(dòng)，對(duì)a棒施加的外力隨時(shí)間的變化關(guān)系為F=﹣．【解析】【分析】
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