(物理)高考必備物理穩(wěn)恒電流技巧全解及練習(xí)題-資料下載頁
2025-03-30 07:53本頁面
【正文】 的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌的間距為L，電阻不計．金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為m，重力和電阻可忽略不計．現(xiàn)在導(dǎo)軌左端接入一個電阻為R的定值電阻，給金屬棒施加一個水平向右的恒力F，經(jīng)過時后金屬棒達(dá)到最大速度．金屬棒的最大速度是多少？求金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過程中．通過電阻R的電荷量q；如圖乙所示，若將電阻換成一個電容大小為C的電容器認(rèn)為電容器充放電可瞬間完成．求金屬棒由靜止開始經(jīng)過時間t后，電容器所帶的電荷量Q．【答案】；；．【解析】【分析】（1）當(dāng)速度最大時，導(dǎo)體棒受拉力與安培力平衡，根據(jù)平衡條件、安培力公式、切割公式列式后聯(lián)立求解即可；（2）根據(jù)法律的電磁感應(yīng)定律列式求解平均感應(yīng)電動勢、根據(jù)歐姆定律列式求解平均電流、再根據(jù)電流定義求解電荷量；（3）根據(jù)牛頓第二定律和電流的定義式，得到金屬棒的加速度表達(dá)式，再分析其運動情況．由法拉第電磁感應(yīng)定律求解MN棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，得到電容器的電壓，從而求出電容器的電量．【詳解】（1）當(dāng)安培力與外力相等時，加速度為零，物體速度達(dá)到最大，即F=BIL=由此可得金屬棒的最大速度：vmax=（2）由動量定律可得：(F)t0=mvmax其中：=解得金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過程中運動的距離：x=通過電阻R的電荷量：q==（3）設(shè)導(dǎo)體棒運動加速度為a，某時裝金屬棒的速度為v1，經(jīng)過t金屬體的速度為v2，導(dǎo)體棒中流過的電流充電電流為I，則:FBIL=ma電流：I==其中：E=BLv2BLv1=BLv，a=聯(lián)立各式得：a=因此，導(dǎo)體棒向右做勻加速直線運動．由于所有電阻均忽略，平行板電容器兩板間電壓U與導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E相等，電容器的電荷量：Q=CBLat=答：（1）金屬棒的最大速度是；（2）金屬棒從靜止達(dá)到最大速度的過程中，通過電阻R的電荷量q為；（3）金屬棒由靜止開始經(jīng)過時間t后，電容器所帶的電荷量Q為．【點睛】解決本題的關(guān)鍵有兩個：一是抓住電流的定義式，結(jié)合牛頓第二定律分析金屬棒的加速度．二是運用微元法，求解金屬棒的位移，其切入口是加速度的定義式．14．有“200V、40W”燈泡40盞，并聯(lián)于電源兩端，這時路端電壓，當(dāng)關(guān)掉20盞，則路端電壓升為試求：（1）電源電動勢，內(nèi)阻多大？（2）若使電燈正常發(fā)光還應(yīng)關(guān)掉多少盞燈？【答案】（1）210V；10（2）15盞【解析】試題分析：（1）電燈的電阻40盞燈并聯(lián)的總電阻：R1=RD/40=25；20盞燈并聯(lián)的總電阻：R2=RD/20=50。根據(jù)歐姆定律可得：解得E=210V，r=10（2）根據(jù)歐姆定律可得：，解得:=200，解得n=5，所以要關(guān)15盞?？键c：全電路歐姆定律。15．如圖所示，電動機(jī)通過其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細(xì)繩牽引一根原來靜止的長為L=1m，質(zhì)量m=㎏的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒緊貼在豎直放置、電阻不計的金屬框架上，導(dǎo)體棒的電阻R=1Ω，磁感強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)體框架所在平面，當(dāng)導(dǎo)體棒在電動機(jī)牽引下上升h=，獲得穩(wěn)定速度，此過程導(dǎo)體棒產(chǎn)生熱量Q=2J．電動機(jī)工作時，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V和1A，電動機(jī)的內(nèi)阻r=1Ω，不計一切摩擦，g=10m/s2，求：（1）導(dǎo)體棒所達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少？（2）導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)穩(wěn)定速度的時間是多少？【答案】（1）m/s （2）s【解析】：（1）導(dǎo)體棒勻速運動時，繩拉力T，有TmgF=0（2分），其中F=BIL，I=ε/R, ε=BLv，(3分)此時電動機(jī)輸出功率與拉力功率應(yīng)相等，即Tv=UI/I/2r（2分），（U、I/、r是電動機(jī)的電壓、電流和電阻），化簡并代入數(shù)據(jù)得v=2m/s（1分）．（2）從開始達(dá)勻速運動時間為t，此過程由能量守恒定律，UI/tI/2rt=mgh+mv2+Q（4分），代入數(shù)據(jù)得t=1s（2分）．
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