備戰(zhàn)高考物理專題訓(xùn)練---電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況的推斷題綜合題分類及詳細(xì)答案-資料下載頁
2025-03-31 23:02本頁面
【正文】 拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動(dòng)勢E；b. 在上述情景中，金屬棒MN相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關(guān)．請(qǐng)根據(jù)電動(dòng)勢的定義，推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動(dòng)勢E．（2）為進(jìn)一步研究導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的過程，現(xiàn)構(gòu)建如下情景：如圖2所示，在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，一內(nèi)壁光滑長為l的絕緣細(xì)管MN，沿紙面以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)．在管的N端固定一個(gè)電量為q的帶正電小球（可看做質(zhì)點(diǎn)）．某時(shí)刻將小球釋放，小球?qū)?huì)沿管運(yùn)動(dòng)．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，小球的重力可忽略．在小球沿管從N運(yùn)動(dòng)到M的過程中，求小球所受各力分別對(duì)小球做的功．【答案】（1）見解析 （2）洛倫茲力做功為0，管的支持力做功【解析】【分析】【詳解】（1）如圖1所示，在一小段時(shí)間Dt內(nèi)，金屬棒MN的位移這個(gè)過程中線框的面積的變化量穿過閉合電路的磁通量的變化量根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律解得如圖2所示，棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子具有向右的分速度，受到沿棒向下的洛倫茲力，f即非靜電力在f的作用下，電子從M移動(dòng)到N的過程中，非靜電力做功根據(jù)電動(dòng)勢定義解得（2）小球隨管向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還沿管向上運(yùn)動(dòng)，其速度如圖3所示．小球所受洛倫茲力f合如圖4所示．將f合正交分解如圖5所示． 小球除受到洛倫茲力f合外，還受到管對(duì)它向右的支持力F，如圖6所示．洛倫茲力f合不做功沿管方向，洛倫茲力f做正功垂直管方向，洛倫茲力是變力，做負(fù)功由于小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，則因此，管的支持力F對(duì)小球做正功14．如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為L，左側(cè)接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌其余部分電阻不計(jì)。矩形區(qū)域abfe內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量為m的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，連人電路部分的電阻為r，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。金屬棒受到一個(gè)水平拉力作用，從磁場的左邊界由靜止開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a。棒運(yùn)動(dòng)到cd處撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到磁場右邊界ef處恰好靜止。已知ac=bd=x1，求:(1)金屬棒在區(qū)域abdc內(nèi)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E隨位移x(相對(duì)b點(diǎn))的表達(dá)式。(2)撤去外力后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到ef的位移x2。(3)?！敬鸢浮浚?） （2） （3）【解析】【詳解】(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢金屬棒由靜止開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有聯(lián)立得(2)當(dāng)位移為x1時(shí)，有回路總電阻根據(jù)動(dòng)量定理得通過金屬棒的電荷量，又有解得(3)金屬棒運(yùn)動(dòng)到cd時(shí)電動(dòng)勢最大熱功率回路電流電阻R的最大熱功率答案：（1） （2） （3）15．如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L，處于豎直向下的磁場中，整個(gè)磁場由n個(gè)寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域…n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B、3B、…nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌電接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。（1）對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的力，使其從圖示位置開始運(yùn)動(dòng)并穿過n個(gè)磁場區(qū)，求導(dǎo)體棒穿越磁場區(qū)1的過程中，通過電阻R的電荷量q。（2）對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒力F0，讓它從磁場1左側(cè)邊界處開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)距離為時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，求棒通過磁場區(qū)1所用的時(shí)間t。（3）對(duì)導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒定拉力F1，讓它從距離磁場區(qū)1左側(cè)x=x0的位置由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒ab進(jìn)入磁場區(qū)1時(shí)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，此后在不同的磁場區(qū)施加不同的水平拉力，使棒ab保持該勻速運(yùn)動(dòng)穿過整個(gè)磁場區(qū)，求棒ab通過第i磁場區(qū)時(shí)的水平拉力Fi和棒ab通過整個(gè)磁場區(qū)過程中回路產(chǎn)生的電熱Q?！敬鸢浮竣牛虎?；⑶【解析】試題分析:⑴電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。通過電阻的電荷量。導(dǎo)體棒穿過1區(qū)過程。解得（2）棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，則設(shè)棒在前x0/2距離運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，則由動(dòng)量定律：F0 t1BqL=mv；解得：設(shè)棒在后x0/2勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則所以棒通過區(qū)域1所用的總時(shí)間：（3）進(jìn)入1區(qū)時(shí)拉力為，速度，則有。解得；。進(jìn)入i區(qū)時(shí)的拉力。導(dǎo)體棒以后通過每區(qū)都以速度做勻速運(yùn)動(dòng)，由功能關(guān)系有解得。考點(diǎn)：動(dòng)能定理的應(yīng)用；導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化
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