高考物理微元法解決物理試題專題訓(xùn)練答案(編輯修改稿)
2025-04-02 21:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，水平軌道上滑行過程中的最大電流為：I2==若金屬棒自由下落高度，經(jīng)歷時(shí)間t=，顯然t＞t所以，I1=＜==I2．綜上所述，金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時(shí)，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．答：（1）金屬棒在圓弧軌道上滑動(dòng)過程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E是L2．（2）金屬棒從開始滑動(dòng)到離開右段磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q為+mg﹣．（3）a．金屬棒在水平軌道上滑動(dòng)過程中通過導(dǎo)體棒的電荷量q為．b．金屬棒在全部運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時(shí)，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．【點(diǎn)評(píng)】本題中（1）（2）問，磁通量均勻變化，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是關(guān)鍵．對(duì)于感應(yīng)電荷量，要能熟練地應(yīng)用法拉第定律和歐姆定律進(jìn)行推導(dǎo)．8．消防車的供水系統(tǒng)主要由水泵、輸水管道和水炮組成．如圖所示，消防水炮離地高度為H＝80 m，建筑物上的火點(diǎn)離地高度為h＝60 m，整個(gè)供水系統(tǒng)的效率η＝60%（供水效率η定義為單位時(shí)間內(nèi)抽水過程水所獲得的機(jī)械能與水泵功率的比值100%）．假設(shè)水從水炮水平射出，水炮的出水速度v0＝30 m/s，水炮單位時(shí)間內(nèi)的出水量m0＝60 kg/s，取g＝10 m/s2，不計(jì)空氣阻力．（1）求水炮與火點(diǎn)的水平距離x，和水炮與火點(diǎn)之間的水柱的質(zhì)量m；（2）若認(rèn)為水泵到炮口的距離也為H＝80 m，求水泵的功率P；（3）如圖所示，為流速穩(wěn)定分布、體積不可壓縮且粘性可忽略不計(jì)的液體（比如水）中的一小段液柱，由于體積在運(yùn)動(dòng)中不變，因此當(dāng)S1面以速度v1向前運(yùn)動(dòng)了x1時(shí)，S2面以速度v2向前運(yùn)動(dòng)了x2，若該液柱前后兩個(gè)截面處的壓強(qiáng)分別為p1和p2，選用恰當(dāng)?shù)墓δ荜P(guān)系證明：流速穩(wěn)定分布、體積不可壓縮且粘性可忽略不計(jì)的液體水平流動(dòng)（或者高度差的影響不顯著）時(shí)，液體內(nèi)流速大的地方壓強(qiáng)反而?。敬鸢浮?1) 120kg (2) 102 kW (3)見解析；【解析】【分析】【詳解】(1)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有H－h(huán)＝gt2 ①x＝v0t ②聯(lián)立上述兩式，并代入數(shù)據(jù)得t=＝2 sx＝v0＝60 m ③水炮與火點(diǎn)之間的水柱的質(zhì)量m= m0t=120kg ④(2)設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)出水質(zhì)量為Δm，則Δm= m0Δt，由功能關(guān)系得：⑤即解得：P＝＝102 kW ⑥(3)表示一個(gè)細(xì)管，其中流體由左向右流動(dòng)．在管的a1處和a2處用橫截面截出一段流體，即a1處和a2處之間的流體，作為研究對(duì)象．a(chǎn)1處的橫截面積為S1，流速為v1，高度為h1，a1處左邊的流體對(duì)研究對(duì)象的壓強(qiáng)為p1，方向垂直于S1向右．a(chǎn)2處的橫截面積為S2，流速為v2，高度為h2，a2處左邊的流體對(duì)研究對(duì)象的壓強(qiáng)為p2，方向垂直于S2向左．經(jīng)過很短的時(shí)間間隔Δt，這段流體的左端S1由a1移到b1．右端S2由a2移到b2．兩端移動(dòng)的距離分別為Δl1和Δl2．左端流入的流體體積為ΔV1=S1Δl1，右端流出的流體體積為ΔV2=S2Δl2，理想流體是不可壓縮的，流入和流出的體積相等，ΔV1=ΔV2，記為ΔV．現(xiàn)在考慮左右兩端的力對(duì)這段流體所做的功．作用在液體左端的力F1=p1S1向右，所做的功W1=F1Δl1=(p1S1)Δl1=p1(S1Δl1) =p1ΔV．作用在液體右端的力F2=p2S2向左，所做的功W2=－F2Δl2=－(p2S2)Δl2=－p2(S2Δl2) =－p2ΔV．外力所做的總功W= W1＋W2=(p1－p2)ΔV ①外力做功使這段流體的機(jī)械能發(fā)生改變．初狀態(tài)的機(jī)械能是a1處和a2處之間的這段流體的機(jī)械能E1，末狀態(tài)的機(jī)械能是b1處和b2處之間的這段流體的機(jī)械能E2．由b1到a2這一段，經(jīng)過時(shí)間Δt，雖然流體有所更換，但由于我們研究的是理想流體的定常流動(dòng)，流體的密度ρ和各點(diǎn)的流速v沒有改變，動(dòng)能和重力勢(shì)能都沒有改變，所以這一段的機(jī)械能沒有改變，這樣機(jī)械能的改變(E2－E1)就等于流出的那部分流體的機(jī)械能減去流入的那部分流體的機(jī)械能．由于m=ρΔV，所以流入的那部分流體的動(dòng)能為重力勢(shì)能為mgh1＝ρΔVgh1流出的那部分流體的動(dòng)能為重力勢(shì)能為mgh2＝ρΔVgh2機(jī)械能的改變?yōu)? ②理想流體沒有粘滯性，流體在流動(dòng)中機(jī)械能不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以這段流體兩端受的力所做的總功W等于機(jī)械能的改變，即W=E2－E1 ③將①式和②式代入③式，得 ④整理后得 ⑤a1和a2是在流體中任意取的，所以上式可表示為對(duì)管中流體的任意處
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