【物理】物理法拉第電磁感應(yīng)定律的專項培優(yōu)易錯試卷練習題及詳細答案-資料下載頁
2025-03-30 22:47本頁面
【正文】 滑金屬導(dǎo)軌HGDEF，EF∥GH，DE=EF=DG=GH=EG=L．一質(zhì)量為m足夠長導(dǎo)體棒AC垂直EF方向放置于在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r．整個裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)對導(dǎo)體棒AC施加一水平向右的外力，使導(dǎo)體棒從D位置開始以速度v0沿EF方向做勻速直線運動，導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．(1)求導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，F(xiàn)H兩端的電勢差．(2)關(guān)于導(dǎo)體棒運動過程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，小明和小華兩位同學進行了討論．小明認 為導(dǎo)體棒在整個運動過程中是勻速的，所以回路中電流的值是恒定不變的；小華則認 為前一過程導(dǎo)體棒有效切割長度在增大，所以電流是增大的，后一過程導(dǎo)體棒有效切 割長度不變，電流才是恒定不變的．你認為這兩位同學的觀點正確嗎?請通過推算證 明你的觀點．(3)求導(dǎo)體棒從D位置運動到EG位置的過程中，導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】(1) (2)兩個同學的觀點都不正確 (3)【解析】【分析】【詳解】(1)導(dǎo)體棒運動到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時，由于切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E=BLv0在電路中切割磁感線的那部分導(dǎo)體相當于電源，則此時可將電路等效為：可以將切割磁感線的FH棒看成電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源，根據(jù)題意知，外電路電阻為R=4r，再根據(jù)閉合電路歐姆定律得FH間的電勢差：(2)兩個同學的觀點都不正確取AC棒在D到EG運動過程中的某一位置，MN間距離設(shè)為x，則由題意有：DM=NM=DN=x則此時切割磁感線的有效長度為x，則回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bxv0回路的總電阻為R=3rx據(jù)歐姆定律知電路中電流為，即此過程中電流是恒定的；當導(dǎo)體棒由EG棒至FH的過程中，由于切割磁感線的導(dǎo)體長度一定，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，但電路中電阻是隨運動而增加的據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流是減小的．(3)設(shè)任意時刻沿運動方向的位移為s,如圖所示：則安培力與位移的關(guān)系為AC棒在DEG上滑動時產(chǎn)生的電熱，數(shù)值上等于克服安培力做的功，又因為，所以因為導(dǎo)體棒從D至EG過程中，導(dǎo)體棒的電阻始終是回路中電阻的，所以導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱14．如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上．長為的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為、電阻為．兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻，重力加速度為g．現(xiàn)閉合開關(guān)S，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，當金屬棒達到最大速度時，燈泡恰能達到它的額定功率．求：（1）金屬棒能達到的最大速度vm；（2）燈泡的額定功率PL；（3）若金屬棒上滑距離為L時速度恰達到最大，求金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱Qr．【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】【詳解】解：(1)金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，金屬棒達到最大速度，此后開始做勻速直線運動；設(shè)最大速度為，當金屬棒達到最大速度時，做勻速直線運動，由平衡條件得：又： 解得： 由，聯(lián)立解得：；(2)燈泡的額定功率： (3)金屬棒由靜止開始上滑4L的過程中，由能量守恒定律可知： 金屬棒上產(chǎn)生的電熱：15．如圖所示，一無限長的光滑金屬平行導(dǎo)軌置于勻強磁場B中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌平面豎直且與地面絕緣，導(dǎo)軌上M、N間接一電阻R，P、Q端接一對沿水平方向的平行金屬板，導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，其電阻為3R，導(dǎo)軌電阻不計，棒長為L，平行金屬板間距為d．今導(dǎo)體棒通過定滑輪在一物塊拉動下開始運動，穩(wěn)定后棒的速度為v，不計一切摩擦阻力．此時有一帶電量為q的液滴恰能在兩板間做半徑為r的勻速圓周運動，且速率也為v．求：（1）速度v的大小；（2）物塊的質(zhì)量m．【答案】(1），（2）.【解析】【詳解】（1）設(shè)平行金屬板間電壓為U．液滴在平行金屬板間做勻速圓周運動，重力與電場力必定平衡，則有：由得聯(lián)立解得則棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： 由，得 （2）棒中電流為： ab棒勻速運動，外力與安培力平衡，則有 而外力等于物塊的重力，即為 解得
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