高考物理微元法解決物理試題解題技巧及練習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-05 04:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 同為r的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌方向靜止置于上面，與導(dǎo)軌接觸良好。電路中其余位置電阻均忽略不計。導(dǎo)軌右側(cè)末端有一線度非常小的速度轉(zhuǎn)向裝置，能將導(dǎo)體棒水平向速度轉(zhuǎn)為與地面成θ角且不改變速度大小。導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運動時將受到恒定的阻力f，導(dǎo)軌棒發(fā)射后，在空中會受到與速度方向相反、大小與速度大小成正比的阻力，f0=kv，k為比例常數(shù)。導(dǎo)體棒在運動過程中只平動，不轉(zhuǎn)動。重力加速度為g。調(diào)節(jié)磁場的磁感應(yīng)強度，閉合開關(guān)K，使導(dǎo)體棒獲得最大的速度。（需考慮導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的反電動勢）(1)求導(dǎo)體棒獲得最大的速度vm；(2)導(dǎo)體棒從靜止開始達到某一速度v1，滑過的距離為x0，導(dǎo)體棒ab發(fā)熱量Q，求電源提供的電能及通過電源的電量q；(3)調(diào)節(jié)導(dǎo)體棒初始放置的位置，使其在到達NQ時恰好達到最大的速度，最后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒以v的速度豎直向下落到地面上。求導(dǎo)體棒自NQ運動到剛落地時這段過程的平均速度大小?！敬鸢浮?1) ；(2)電源提供的電能，通過電源的電量；(3) 【解析】【分析】【詳解】(1)當(dāng)棒達到最大速度時，棒受力平衡，則聯(lián)立解得據(jù)數(shù)學(xué)知識得(2)導(dǎo)體棒電阻為r，電源內(nèi)阻為r，通過兩者的電流始終相等，導(dǎo)體棒ab發(fā)熱量Q，則回路總電熱為2Q；據(jù)能量守恒定律知，電源提供的電能據(jù)電源提供電能與通過電源的電量的關(guān)系可得，通過電源的電量(3)導(dǎo)體棒自NQ運動到剛落地過程中，對水平方向應(yīng)用動量定理可得解得：水平方向位移對豎直方向應(yīng)用動量定理可得解得：運動的時間據(jù)平均速度公式可得，導(dǎo)體棒自NQ運動到剛落地時這段過程的平均速度大小10．如圖所示，有兩根足夠長的平行光滑導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對豎直光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌間距L＝1m。細(xì)金屬棒ab和cd垂直于導(dǎo)軌靜止放置，它們的質(zhì)量m均為1kg。cd棒右側(cè)lm處有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的矩形勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度B＝1T，磁場區(qū)域長為s。以cd棒的初始位置為原點，向右為正方向建立坐標(biāo)系?，F(xiàn)用向右的水平恒力F＝，作用4s后撤去F。撤去F之后ab棒與cd棒發(fā)生彈性碰撞，cd棒向右運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，空氣阻力不計。（g=10m/s2）求：(1) ab棒與cd棒碰撞后瞬間的速度分別為多少；(2)若s＝1m，求cd棒滑上右側(cè)豎直導(dǎo)軌，距離水平導(dǎo)軌的最大高度h；(3)若可以通過調(diào)節(jié)磁場右邊界的位置來改變s的大小，寫出cd棒最后靜止時與磁場左邊界的距離x的關(guān)系。（不用寫計算過程）【答案】（1）0，；（2） m；（3）見解析【解析】【詳解】(1)對ab棒，由動量定理得ab棒與cd棒碰撞過程，取向右方向為正，對系統(tǒng)由動量守恒定律得由系統(tǒng)機械能守恒定律得解得，(2)由安培力公式可得對cd棒進入磁場過程，由動量定理得設(shè)導(dǎo)體棒cd進出磁場時回路磁通量變化量為以上幾式聯(lián)立可得。對cd棒出磁場后由機械能守恒定律可得聯(lián)立以上各式得。(3)第一種情況如果磁場s足夠大，cd棒在磁場中運動距離時速度減為零，由動量定理可得設(shè)磁通量變化量為 流過回路的電量聯(lián)立可得即s≥6 m，x=6 m，停在磁場左邊界右側(cè)6m處。第二種情況cd棒回到磁場左邊界仍有速度，這時會與ab再次發(fā)生彈性碰撞，由前面計算可得二者速度交換，cd會停在距磁場左邊界左側(cè)1m處，設(shè)此種情況下磁場區(qū)域?qū)挾?，向右運動時
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