高考物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況推斷題綜合練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-02 21:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好達(dá)到最大值，由平衡條件，有解得。棒經(jīng)過MN后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度由，解得(3)棒在兩邊界之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，框架所受摩擦力大小為方向沿斜面向上棒進(jìn)入PQ時(shí)，框架受到的安培力沿斜面向上，所受摩擦力大小為向沿斜面向下以后，棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，框架所受安培力為方向沿斜面向上。摩擦力大小為方向沿斜面向下。綜上可知，框架能夠始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。7．如圖所示，光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌間距為 L，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．空間存在垂直于導(dǎo) 軌平面豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,輕質(zhì)導(dǎo)體棒 ab 垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒 ab 的電阻為 r，與導(dǎo)軌之間接觸良好．兩導(dǎo)軌之間接有定值電阻，其阻值為 R，輕質(zhì)導(dǎo)體棒中間系一輕細(xì)線，細(xì) 線通過定滑輪懸掛質(zhì)量為 m 的物體，現(xiàn)從靜止釋放該物體，當(dāng)物體速度達(dá)到最大時(shí)，下落的高度為 h， 在本問題情景中，物體下落過程中不著地，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，忽略空氣阻力和一切摩擦阻力，重力加速度 為 g．求：(1)物體下落過程的最大速度 vm；(2)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大的過程中，電阻 R 上產(chǎn)生的電熱 Q； (3)物體從靜止開始下落至速度達(dá)到最大時(shí)，所需的時(shí)間 t．【答案】（1） (2) (3) 【解析】【分析】在物體加速下落過程中，加速度逐漸減小，當(dāng)加速度為0時(shí)，下落速度達(dá)到最大，由平衡條件、閉合電路歐姆定律和電磁感應(yīng)定律求出物體下落過程的最大速度；在物體下落過程中，物體重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，系統(tǒng)電熱增加，根據(jù)能量守恒定律求出電阻R上產(chǎn)生的電熱；在系統(tǒng)加速過程中，分別對(duì)導(dǎo)體棒和物體分析，根據(jù)動(dòng)量定理可得所需的時(shí)間；解：（1）在物體加速下落過程中，加速度逐漸減小，當(dāng)加速度為0時(shí)，下落速度達(dá)到最大對(duì)物體，由平衡條件可得mg=Fr對(duì)導(dǎo)體棒Fr=BIL對(duì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌、電阻R組成的回路，根據(jù)閉合電路歐姆定律根據(jù)電磁感應(yīng)定律E=BLvm聯(lián)立以上各式解得（2）在物體下落過程中，物體重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，系統(tǒng)電熱增加，根據(jù)能量守恒定律可得mgh=mvm2+Q總在此過程中任一時(shí)刻通過R和r兩部分電阻的電流相等，則電功率之比正比于電阻之比，故整個(gè)過程中回路中的R與r兩部分電阻產(chǎn)生的電熱正比于電阻，所以聯(lián)立解得（3）在系統(tǒng)加速過程中，任一時(shí)刻速度設(shè)為v，取一段時(shí)間微元Δt，在此過程中分別對(duì)導(dǎo)體棒和物體分析，根據(jù)動(dòng)量定理可得整理可得即 全過程疊加求和聯(lián)方解得8．如圖所示空間存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T，方向垂直紙面向里，上下寬度為d==，導(dǎo)線框到達(dá)磁場(chǎng)下邊界，=，電阻.（g取10m/s2)求:（1）導(dǎo)線框勻速穿出磁場(chǎng)的速度；（2）導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若在導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程對(duì)其施加合適的外力F則可以使其勻加速地進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，且之后的運(yùn)動(dòng)同沒施加外力F時(shí)完全相同。請(qǐng)寫出F隨時(shí)間t變化的函數(shù)表達(dá)式.【答案】(1)2m/s (2) (3)F= (0t)【解析】【詳解】（1）導(dǎo)線框勻速穿出磁場(chǎng)過程中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電流：,線框受到的安培力：線框勻速穿出磁場(chǎng)，由平衡條件得：解得：v=2m/s（2）自導(dǎo)線框剛要進(jìn)入磁場(chǎng)至剛要離開磁場(chǎng)的過程中，僅進(jìn)人磁場(chǎng)過程中有焦耳熱產(chǎn)生，由能量守恒得：得：Q=（3）導(dǎo)線框剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)至剛好要離開磁場(chǎng)的過程得：導(dǎo)線框剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v0=1m/s導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程由得：a=得：t0=取向下為正方向有：得：F= (0t)9．如圖，兩足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌平面與水平面間夾角為，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，二者相距=1m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面，框架上垂直放置一根質(zhì)量為m=，并通過細(xì)線、光滑滑輪與一質(zhì)量為2m、邊長(zhǎng)為正方形線框相連，金屬框下方h=，現(xiàn)將金屬框由靜止釋放，當(dāng)金屬框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為=，且金屬框剛好能勻速通過有界磁場(chǎng)。已知兩磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。定值電阻R=1Ω。導(dǎo)體棒ab和金屬框單位長(zhǎng)度電阻r=1Ω/m，g=10m/s2，求(1)兩磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？(2)金屬框剛離開磁場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)損失的機(jī)械
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