備戰(zhàn)高考物理——電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況的推斷題綜合壓軸題專題復(fù)習(xí)含答案解析-資料下載頁
2025-03-31 22:36本頁面
【正文】 B，方向豎直向下．質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a和b垂直導(dǎo)軌放置在其上，金屬棒b置于磁場Ⅱ的右邊界CD處．現(xiàn)將金屬棒a從彎曲導(dǎo)軌上某一高處由靜止釋放，使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動．設(shè)兩金屬棒運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．（1）若水平段導(dǎo)軌粗糙，兩金屬棒與水平段導(dǎo)軌間的最大摩擦力均為mg，將金屬棒a從距水平面高度h處由靜止釋放．求：①金屬棒a剛進(jìn)入磁場Ⅰ時，通過金屬棒b的電流大??；②若金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運(yùn)動過程中，金屬棒b能在導(dǎo)軌上保持靜止，通過計(jì)算分析金屬棒a釋放時的高度h應(yīng)滿足的條件；（2）若水平段導(dǎo)軌是光滑的，將金屬棒a仍從高度h處由靜止釋放，使其進(jìn)入磁場Ⅰ．設(shè)兩磁場區(qū)域足夠大，求金屬棒a在磁場Ⅰ內(nèi)運(yùn)動過程中，金屬棒b中可能產(chǎn)生焦耳熱的最大值．【答案】（1）①；② ； （2）【解析】【詳解】（1）① a棒從h0高處釋放后在彎曲導(dǎo)軌上滑動時機(jī)械能守恒，有 ①解得： ②a棒剛進(jìn)入磁場I時 ③, 此時通過a、b的感應(yīng)電流大小為 解得： ④② a棒剛進(jìn)入磁場I時，b棒受到的安培力大小 ⑤為使b棒保持靜止必有 ⑥由④ ⑤ ⑥聯(lián)立解得： ⑦（2）由題意知當(dāng)金屬棒a進(jìn)入磁場I時，由左手定則判斷知a棒向右做減速運(yùn)動；b棒向左運(yùn)動加速運(yùn)動．二者產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相反，故當(dāng)二者的感應(yīng)電動勢大小相等時閉合回路的電流為零，此后二者均勻速運(yùn)動，故金屬棒a、b均勻速運(yùn)動時金屬棒b中產(chǎn)生焦耳熱最大，設(shè)此時a、b的速度大小分別為與，由以上分析有：BL =2BL ⑧對金屬棒a應(yīng)用動量定理有： ⑨對金屬棒b應(yīng)用動量定理有: ⑩聯(lián)立⑧⑨⑩解得 ；由功能關(guān)系得電路產(chǎn)生的總電熱為：故金屬棒b中產(chǎn)生焦耳熱最大值為14．如圖所示，豎直平面存在寬度均為的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，電場方向豎直向上，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。妶龅南逻吔缗c磁場的上邊界相距也為L．電荷量、質(zhì)量的帶正電小球（視為質(zhì)點(diǎn)）通過長度為的絕緣輕桿與邊長為L、電阻的正方形線框相連，線框質(zhì)量．開始時，線框下邊與磁場的上邊界重合，現(xiàn)將該裝置由靜止釋放，當(dāng)線框下邊剛離開磁場時恰好做勻速運(yùn)動；當(dāng)小球剛要運(yùn)動到電場的下邊界時恰好返回．裝置在運(yùn)動過程中空氣阻力不計(jì)，求：(1)線框下邊剛離開磁場時做勻速運(yùn)動的速度大小；(2)線框從靜止釋放到線框上邊勻速離開磁場所需要的時間；(3)經(jīng)足夠長時間后，小球能到達(dá)的最低點(diǎn)與電場上邊界的距離；(4)整個運(yùn)動過程中線框內(nèi)產(chǎn)生的總熱量．【答案】(1)1m/s；(2) ；(3)； (4) 【解析】【詳解】(1)設(shè)線框下邊離開磁場時做勻速直線運(yùn)動的速度為，則有：， ，根據(jù)平衡條件：可解得：(2)由動量定理得：其中：由以上兩式代入數(shù)據(jù)解得：(3)從線框剛離開磁場區(qū)域到小球剛運(yùn)動到電場的下邊界的過程中，由動能定理得：解得：設(shè)經(jīng)足夠長時間后，線框最終不會再進(jìn)入磁場，即運(yùn)動的最高點(diǎn)是線框的上邊與磁場的下邊界重合，小球做上下往復(fù)運(yùn)動．設(shè)小球運(yùn)動的最低點(diǎn)到電場上邊界的距離為，從圖中“1”位置到“2”位置由動能定理得：可得：(4)從開始狀態(tài)到最終穩(wěn)定后的最高點(diǎn)（線框的上邊與磁場的下邊界重合處）由能量守恒得：代入數(shù)值求得：15．如圖所示，寬度為L的金屬框架豎直固定在絕緣地面上，框架的上端接有一特殊的電子元件，如果將其作用等效成一個電阻，則其阻值與其兩端所加的電壓成正比，即等效電阻，式中k為恒量．框架上有一質(zhì)量為m的金屬棒水平放置，金屬棒與光滑框架接觸良好，離地高度為h，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與框架平面垂直．將金屬棒由靜止釋放，棒沿框架向下運(yùn)動．其它電阻不計(jì)，問：（1）金屬棒運(yùn)動過程中，流過棒的電流多大？方向如何？（2）金屬棒經(jīng)過多長時間落到地面？（3）金屬棒從釋放到落地過程中在電子元件上消耗的電能多大？【答案】（1）；方向由a流向b （2）；(3)【解析】【分析】【詳解】（1）金屬棒向下運(yùn)動，利用右手定則可得，流過金屬棒的電流方法為：由a流向b．根據(jù)題意，流過金屬棒的電流：（2）金屬棒下落過程中金屬棒受到的安培力為：根據(jù)牛頓第二定律得故加速度恒定，金屬棒做勻加速直線運(yùn)動．設(shè)金屬經(jīng)過時間t落地，則滿足：解得：(3)金屬棒落地時速度滿足：根據(jù)功能關(guān)系，消耗電能為E，有得金屬棒從釋放到落地過程中在電子元件上消耗的電能：【點(diǎn)睛】
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