高考物理培優(yōu)-易錯(cuò)-難題(含解析)之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況附詳細(xì)答案(編輯修改稿)
2025-04-05 04:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，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?（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對式子兩邊求和有：而△q=i△t對式子兩邊求和，有:聯(lián)立各式解得：BLq=mvm，又對于電路有：由法拉第電磁感應(yīng)定律得：又代入數(shù)據(jù)解得：8．如圖所示，粗糙斜面的傾角，斜面上直徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場（圖中只畫出了磁場區(qū)域，未標(biāo)明磁場方向），一個(gè)匝數(shù)為的剛性正方形線框abcd，通過松弛的柔軟導(dǎo)線與一個(gè)額定功率的小燈泡L相連，圓形磁場的一條直徑恰好過線框bc邊，已知線框質(zhì)量，總電阻，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，燈泡及柔軟導(dǎo)線質(zhì)量不計(jì)，從時(shí)刻起，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按的規(guī)律變化，開始時(shí)線框靜止在斜面上，T在線框運(yùn)動(dòng)前，燈泡始終正常發(fā)光，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，.（1）求線框靜止時(shí)，回路中的電流I；（2）求在線框保持不動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，小燈泡產(chǎn)生的熱量Q；（3）若線框剛好開始運(yùn)動(dòng)時(shí)即保持磁場不再變化，求線框從開始運(yùn)動(dòng)到bc邊離開磁場的過程中通過小燈泡的電荷量q.（柔軟導(dǎo)線及小燈泡對線框運(yùn)動(dòng)的影響可忽略，且斜面足夠長）【答案】（1）1A （2） （3）【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律可得線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為設(shè)小燈泡電阻為R，由可得解得（2）設(shè)線框保持不動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得解得產(chǎn)生的熱量為（3）線框剛好開始運(yùn)動(dòng)時(shí)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得根據(jù)電荷量的計(jì)算公式可得9．如圖(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝ m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好．導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場．若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)棒進(jìn)入磁場前，回路中的電動(dòng)勢E大??；(2)棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流I與時(shí)間t的關(guān)系式．【答案】(1) V； (2) N， I＝；【解析】【分析】【詳解】⑴在棒進(jìn)入磁場前，由于正方形區(qū)域abcd內(nèi)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在棒進(jìn)入磁場前回路中的電動(dòng)勢為E＝＝⑵當(dāng)棒進(jìn)入磁場時(shí)，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，此時(shí)由于導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，回路中的電動(dòng)勢為：e＝Blv，當(dāng)棒與bd重合時(shí)，切割有效長度l＝L，達(dá)到最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢也達(dá)到最大em＝BLv＝＞E＝根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應(yīng)電流最大為：im＝＝根據(jù)安培力大小計(jì)算公式可知，棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力為：Fm＝imLB＝在棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)，切割有效長度l＝2v（t－1）（其中，1s≤t≤＋1s）綜合上述分析可知，回路中的感應(yīng)電流為：i＝＝（其中，1s≤t≤＋1s）即：i＝t－1（其中，1s≤t≤）【點(diǎn)睛】注意區(qū)分感生電動(dòng)勢與動(dòng)生電動(dòng)勢的不同計(jì)算方法，充分理解Bt圖象的含義．10．如圖所示，兩電阻不計(jì)的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ，導(dǎo)軌間距，所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直斜面向上．將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為m的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上，甲金屬桿處在磁場的上邊界，在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力F，使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小.(1)乙金屬桿剛進(jìn)入磁場時(shí)，發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運(yùn)動(dòng)，則甲乙的電阻R各為多少？(2)）以剛釋放時(shí)t =0，寫
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