高考物理專題訓(xùn)練---法拉第電磁感應(yīng)定律的推斷題綜合題分類附詳細答案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 斜軌道內(nèi)存在垂直斜面方向向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=，NN1右側(cè)沒有磁場；豎直放置的光滑半圓軌道PQ、P1Q1分別與水平軌道相切于P、P1，圓軌道半徑r1=0．lm，且在最高點Q、Q1處安裝了壓力傳感器．金屬棒ab質(zhì)量m=，電阻r=，運動中與導(dǎo)軌有良好接觸，并且垂直于導(dǎo)軌；定值電阻R=，連接在MM1間，其余電阻不計：金屬棒與水平軌道間動摩擦因數(shù)μ=．實驗中他們驚奇地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)把NP間的距離調(diào)至某一合適值d，則只要金屬棒從傾斜軌道上離地高h=，金屬棒ab總能到達1處，且壓力傳感器的讀數(shù)均為零．取g=l0m/s2，sin37176。=，cos37176。=．則：（1），試定性描述金屬棒在斜面上的運動情況，并求出它在斜面上運動的最大速度；（2）求從高度h=；（3）求合適值d．【答案】（1）3m/s；（2）；（3）．【解析】【詳解】（1）導(dǎo)體棒在斜面上由靜止滑下時，受重力、支持力、安培力，當(dāng)安培力增加到等于重力的下滑分量時，加速度減小為零，速度達到最大值；根據(jù)牛頓第二定律，有： 安培力： 聯(lián)立解得： （2）根據(jù)能量守恒定律，從高度h=：故電阻R產(chǎn)生的熱量為： （3）對從斜面最低點到圓軌道最高點過程，根據(jù)動能定理，有：①在圓軌道的最高點，重力等于向心力，有：② 聯(lián)立①②解得：8．如圖甲所示，不計電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L=，上端接有電阻R=，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場，磁感強度B=?，F(xiàn)將質(zhì)量m=、電阻r=，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的vt圖像如圖乙所示，01s內(nèi)的vt圖像為過原點的直線，2s后的vt圖像為平行于t軸的橫線，不計空氣阻力，g取10m/s2，求：(1)金屬桿ab剛進入磁場時感應(yīng)電流的大??；(2)已知金屬桿ab在t=2s時在磁場中下落了h=，則桿從靜止下落2s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量是多少？【答案】(1)I1=5A (2)QR=【解析】【分析】本題首先通過對圖像的分析，得到金屬桿剛開始做勻加速直線運動，可以利用運動學(xué)公式與閉合電路的相關(guān)知識求解，其次抓住圖中勻速可以列出平衡式子，對于非勻變速可以從能量角度列示求解?！驹斀狻浚?）由圖乙可知，t=1s時，金屬桿進入磁場 v1=gt E1=BLv1 I1=E1R+r 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)得 I1=5A（2）由第1問，v1=10m/s，2s后金屬桿勻速運動，由：mg=BI2LI2=E2R+rE2 = BLv2，代入數(shù)據(jù)得：v2=5m/s金屬桿下落過程有：Q=12mv1212mv22+mghQR=RR+rQ代入數(shù)據(jù)得QR=【點睛】本題強化對圖像的認識，圖像中兩段運動比較特殊，一段是勻加速，一段是勻速，這個是解題的突破口，可以用運動學(xué)公式結(jié)合電路相關(guān)公式求解問題。對于非勻變速突出從能量角度找突破口列示求解。9．如圖所示，電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在傾角的絕緣斜面上，該裝置處于垂直斜面向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小，質(zhì)量、電阻的導(dǎo)體ab垂直放在框架上，從靜止開始沿框架無擦下滑，與框架接觸良好，框架的質(zhì)量、寬度，框架與斜面間的動摩擦因數(shù)，與斜面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取。（1）若框架固定，求導(dǎo)體棒的最大速度；（2）若框架固定，導(dǎo)體棒從靜止下滑至某一置時速度為，此過程程中共有3C的電量通過導(dǎo)體棒，求此過程回路產(chǎn)生的熱量Q；（3）若框架不固定，求當(dāng)框架剛開始運動時棒的速度?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】（1）棒ab產(chǎn)生的電動勢為： 回路中感應(yīng)電流為： 棒ab所受的安培力為： 對棒ab： 當(dāng)加速度時，速度最大最大速度為： ；（2）根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律有： 代入數(shù)據(jù)可以得到： （3）回路中感應(yīng)電
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