高考物理培優(yōu)-易錯-難題(含解析)之電磁感應現(xiàn)象的兩類情況附詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-05 04:38 本頁面
【文章內容簡介】 勻速運動的過程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.(3)若PQ始終不解除鎖定，當棒MN達到最大速度vm時，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運動多遠后停下來?（運算結果可用根式表示）【答案】（1） （2）Q=5 J （3）【解析】【分析】【詳解】(1)棒MN做勻加速運動，由牛頓第二定律得：FBIL=ma棒MN做切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應電動勢為：E=BLv棒MN做勻加速直線運動，5s時的速度為：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最終做勻速運動，設棒最大速度為vm，棒受力平衡，則有：代入數(shù)據(jù)解得:(2)解除棒PQ后，兩棒運動過程中動量守恒，最終兩棒以相同的速度做勻速運動，設速度大小為v′，則有：設從PQ棒解除鎖定，到兩棒達到相同速度，這個過程中，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，設某時刻棒中電流為i，在極短時間△t內，由動量定理得：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)域內存在著垂直于斜面向下的勻強磁場（圖中只畫出了磁場區(qū)域，未標明磁場方向），一個匝數(shù)為的剛性正方形線框abcd，通過松弛的柔軟導線與一個額定功率的小燈泡L相連，圓形磁場的一條直徑恰好過線框bc邊，已知線框質量，總電阻，與斜面間的動摩擦因數(shù)，燈泡及柔軟導線質量不計，從時刻起，磁場的磁感應強度按的規(guī)律變化，開始時線框靜止在斜面上，T在線框運動前，燈泡始終正常發(fā)光，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，.（1）求線框靜止時，回路中的電流I；（2）求在線框保持不動的時間內，小燈泡產(chǎn)生的熱量Q；（3）若線框剛好開始運動時即保持磁場不再變化，求線框從開始運動到bc邊離開磁場的過程中通過小燈泡的電荷量q.（柔軟導線及小燈泡對線框運動的影響可忽略，且斜面足夠長）【答案】（1）1A （2） （3）【解析】【詳解】（1）由法拉第電磁感應定律可得線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小為設小燈泡電阻為R，由可得解得（2）設線框保持不動的時間為t，根據(jù)共點力的平衡條件可得解得產(chǎn)生的熱量為（3）線框剛好開始運動時根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得根據(jù)電荷量的計算公式可得9．如圖(a)所示，平行長直金屬導軌水平放置，間距L＝ m．導軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導體棒垂直放置在導軌上，且接觸良好．導體棒及導軌的電阻均不計，導軌間正方形區(qū)域abcd內有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導軌垂直，磁感應強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時刻，棒從導軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場．若使棒在導軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運動，求：(1)棒進入磁場前，回路中的電動勢E大?。?2)棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流I與時間t的關系式．【答案】(1) V； (2) N， I＝；【解析】【分析】【詳解】⑴在棒進入磁場前，由于正方形區(qū)域abcd內磁場磁感應強度B的變化，使回路中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，在棒進入磁場前回路中的電動勢為E＝＝⑵當棒進入磁場時，磁場磁感應強度B＝，此時由于導體棒做切割磁感線運動，使回路中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，回路中的電動勢為：e＝Blv，當棒與bd重合時，切割有效長度l＝L，達到最大，即感應電動勢也達到最大em＝BLv＝＞E＝根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應電流最大為：im＝＝根據(jù)安培力大小計算公式可知，棒在運動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，切割有效長度l＝2v（t－1）（其中，1s≤t≤＋1s）綜合上述分析可知，回路中的感應電流為：i＝＝（其中，1s≤t≤＋1s）即：i＝t－1（其中，1s≤t≤）【點睛】注意區(qū)分感生電動勢與動生電動勢的不同計算方法，充分理解Bt圖象的含義．10．如圖所示，兩電阻不計的足夠長光滑平行金屬導軌與水平面夾角θ，導軌間距，所在平面的正方形區(qū)域abcd內存在有界勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直斜面向上．將甲乙兩電阻阻值相同、質量均為m的相同金屬桿如圖放置在導軌上，甲金屬桿處在磁場的上邊界，在甲金屬桿上施加一個沿著導軌的外力F，使甲金屬桿在運動過程中始終做沿導軌向下的勻加速直線運動，加速度大小.(1)乙金屬桿剛進入磁場時，發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運動，則甲乙的電阻R各為多少？(2)）以剛釋放時t =0，寫
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