備戰(zhàn)高考物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況(大題培優(yōu))含答案解析-資料下載頁(yè)
2025-03-31 23:10本頁(yè)面
【正文】 度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)與電壓表和電阻R相連接。絕緣橡膠帶上每隔距離d就嵌入一個(gè)電阻為r的平行細(xì)金屬條，跑步過(guò)程中，絕緣橡膠帶跟隨腳步一起運(yùn)動(dòng)，金屬條和電極之間接觸良好且任意時(shí)刻僅有一根金屬條處于磁場(chǎng)中。現(xiàn)在測(cè)出t時(shí)間內(nèi)電壓表讀數(shù)為恒為U，設(shè)人與跑步機(jī)間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，求：（1）判斷電阻R的電流方向；（2）該人跑步過(guò)程中，是否勻速？給出定性判斷理由；（3）求t時(shí)間內(nèi)的平均跑步速度；（4）若跑步過(guò)程中，人體消耗的能量有20%用于克服磁場(chǎng)力做功，求t時(shí)間內(nèi)人體消耗的能量。【答案】(1)電阻R的電流方向向下；(2)是勻速；(3)；(4)【解析】【分析】【詳解】(1)由題意且根據(jù)右手定則可知，流經(jīng)電阻R的電流方向向下；(2)(3)金屬條做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為，回路中的電流大小為，伏特表的示數(shù)為，解得由于伏特表示數(shù)恒定，所以速度也恒定，說(shuō)明該人跑步過(guò)程中，是勻速；速度為(4)金屬條中的電流為金屬條受的安培力大小為時(shí)間t內(nèi)金屬條克服安培力做功為所以t時(shí)間內(nèi)人體消耗的能量14．如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，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(chǎng)，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(chǎng)的左邊界由靜止開(kāi)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(chǎng)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(shì)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(shì)金屬棒由靜止開(kāi)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(guò)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(shì)最大熱功率回路電流電阻R的最大熱功率答案：（1） （2） （3）15．研究小組同學(xué)在學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)知識(shí)后，進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)探究（如圖所示）：兩個(gè)足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌（MNPQ與M1P1Q1）間距L=，光滑傾斜軌道和粗糙水平軌道圓滑連接，水平部分長(zhǎng)短可調(diào)節(jié)，傾斜軌道與水平面的夾角θ=37176。．傾斜軌道內(nèi)存在垂直斜面方向向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，NN1右側(cè)沒(méi)有磁場(chǎng)；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(diǎn)Q、Q1處安裝了壓力傳感器．金屬棒ab質(zhì)量m=，電阻r=，運(yùn)動(dòng)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(jì)：金屬棒與水平軌道間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=．實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)=，金屬棒ab總能到達(dá)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(yùn)動(dòng)情況，并求出它在斜面上運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(shí)，加速度減小為零，速度達(dá)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(duì)從斜面最低點(diǎn)到圓軌道最高點(diǎn)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有：①在圓軌道的最高點(diǎn)，重力等于向心力，有：② 聯(lián)立①②解得：
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