高考物理壓軸題專題復(fù)習(xí)—電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況的推斷題綜合附答案解析(編輯修改稿)
2025-04-05 05:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 框進(jìn)入磁場的過程由得：a=得：t0=取向下為正方向有：得：F= (0t)7．如圖甲所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成角固定，N、Q之間接電阻箱R，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=，質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻位為r。現(xiàn)從靜止釋放桿ab，測得最大速度為vM，改變電阻箱的阻值R，得到vM與R之間的關(guān)系如圖乙所示。已知導(dǎo)軌間距為L=2m，重力加速度g=10m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)。求：(1)當(dāng)R=0時(shí)，桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小及桿中的電流方向；(2)金屬桿的質(zhì)量m及阻值r；(3)當(dāng)R=4時(shí)，回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對(duì)桿做的功W。【答案】(1)，桿中電流方向從b→a；(2)，；(3)【解析】【分析】【詳解】(1)由圖可知，當(dāng)R=0時(shí)，桿最終以v=3m/s勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢E=BLv=23V=3V電流方向?yàn)橛蒪到a(2)設(shè)最大速度為v，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv，由閉合電路的歐姆定律：桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足 解得由圖像可知：斜率為縱截距為v0=3m/s得到：解得m=，r=3Ω(3)由題意：E=BLv，得則由動(dòng)能定理得聯(lián)立解得W=【點(diǎn)睛】8．如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的方向垂直紙面向里，線框向上離開磁場時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場時(shí)速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f，且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．求：(1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場時(shí)的速度v2；(2)線框在上升階段剛離開磁場時(shí)的速度v1；(3)線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.【答案】(1) (2) (3) 【解析】【分析】(1)下落階段勻速進(jìn)入磁場說明線框所受力：重力、空氣阻力及向上的安培力的合力為零.(2)對(duì)比線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度（設(shè)為h），然后下落相同高度h到勻速進(jìn)入磁場時(shí)兩個(gè)階段受力情況不同，合力做功不同，由動(dòng)能定理：線框從離開磁場至上升到最高點(diǎn)的過程．(3)求解焦耳熱Q，需要特別注意的是線框向上穿過磁場是位移是a+b而不是b，這是易錯(cuò)的地方【詳解】(1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場瞬間，由平衡知識(shí)有：解得：(2)線框從離開磁場至上升到最高點(diǎn)的過程，由動(dòng)能定理：線圈從最高點(diǎn)落至進(jìn)入磁場瞬間：聯(lián)立解得：(3)線框在向上通過磁場過程中，由能量守恒定律有：而解得：即線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為【點(diǎn)睛】此類問題的關(guān)鍵是明確所研究物體運(yùn)動(dòng)各個(gè)階段的受力情況，做功情況及能量轉(zhuǎn)化情況，選擇利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理或能的轉(zhuǎn)化與守恒定律解決針對(duì)性的問題，由于過程分析不明而易出現(xiàn)錯(cuò)誤.9．“801所”設(shè)計(jì)的磁聚焦式霍爾推進(jìn)器可作為太空飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體(由電量相同的正、負(fù)離子組成)經(jīng)系統(tǒng)處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ內(nèi)．當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場后，自動(dòng)關(guān)閉區(qū)域Ⅰ系統(tǒng)(關(guān)閉粒子進(jìn)入通道、撤去磁場B1)．區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓(圓與下板相切于極板中央A)．放在A處的放射源能夠向各個(gè)方向均勻發(fā)射速度大小相等的氙原子核，氙原子核經(jīng)過該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過柵極MN、PQ之間的電場加速后從PQ噴出，在加速氙原子核的過程中探測器獲得反向推力(不計(jì)氙原子核、等離子體的重力，不計(jì)粒子之間相互作用于相對(duì)論效應(yīng))．已知極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：(1)氙原子核在A處的速度大小v2；(2)氙原子核從PQ噴出時(shí)的速度大小v3；(3)因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度減半并分布在整個(gè)區(qū)域Ⅱ中，求能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比．【答案】（1） （2） （3） 【解析】【分析】【詳解】（1）離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)： 根據(jù)題意，在A處發(fā)射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成寬度為D的平行氙原子核束，即 則： （2）等離子體由下方進(jìn)入?yún)^(qū)域I后，在洛倫茲力的作用下偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子受到的電場力等于洛倫茲力時(shí)，形成穩(wěn)定的勻強(qiáng)電場，設(shè)等離子體的電荷量為 ，則 即 氙原子核經(jīng)過區(qū)域I加速后，離開PQ的速度大小為 ，根據(jù)動(dòng)能定理可知：其中電壓 聯(lián)立可得（3）根據(jù)題意，當(dāng)區(qū)域Ⅱ中的磁場變?yōu)橹?，根?jù)可知，①根據(jù)示意圖可知，沿著AF方向射入的氙原子核，恰好能夠
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