備戰(zhàn)高考物理法拉第電磁感應(yīng)定律(大題培優(yōu)易錯(cuò)試卷)含詳細(xì)答案-資料下載頁(yè)
2025-03-31 23:14本頁(yè)面
【正文】 運(yùn)用動(dòng)量定理 ：從到達(dá)過(guò)程中，流過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量： 且 聯(lián)立以上式子，求得（式中，）12．如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌、固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量、電阻的金屬桿，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下．用一外力沿水平方向拉金屬桿，使之由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將兩端的電壓即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示． （1）計(jì)算加速度的大小；（2）求第末外力的瞬時(shí)功率；（3）如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿所做的功，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）（2）（3）【解析】【詳解】（1）根據(jù) 結(jié)合圖乙所示數(shù)據(jù)，解得：a=1m/s2．（2）由圖象可知在2s末，通過(guò)金屬桿的電流 金屬桿受安培力設(shè)2s末外力大小為F2，由牛頓第二定律， ，故2s末時(shí)F的瞬時(shí)功率（3）設(shè)回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律， 電阻R與金屬桿的電阻r串聯(lián)，產(chǎn)生焦耳熱與電阻成正比金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱 解得： ．13．如圖，兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面(紙面)內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，左端連有阻值為R的電阻。一金屬桿置于導(dǎo)軌上，金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。已知金屬桿以速度v0向右進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域右邊界(圖中虛線位置)時(shí)速度恰好為零。金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好。除左端所連電阻外，其他電阻忽略不計(jì)。求金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域正中間時(shí)所受安培力的大小及此時(shí)電流的功率.【答案】,【解析】【詳解】設(shè)金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，運(yùn)動(dòng)的位移為x，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有設(shè)金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域中間位置時(shí)的速度為v，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有聯(lián)立以上各式解得:金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域中間位置時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv通過(guò)金屬桿的電流為金屬桿受到的安培力為F=BIL解得：電流的功率為解得：14．如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ放置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距d=10cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，每根棒在導(dǎo)軌間的部分電阻均為R==20cm的絕緣絲線將兩棒系住，=0時(shí)刻，磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程，：（1）0～；（2）t=.甲 乙【答案】（1）103A a→c→d→b→a （2）105N【解析】【分析】(1) 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔ?Δt求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而求出感應(yīng)電流；(2)對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析，在水平方向上受拉力和安培力，根據(jù)F=BIL求出安培力的大小，從而求出拉力的大小?！驹斀狻?1) 從圖象可知，ΔBΔt= E=nΔ?Δt=ΔBSΔt==則I=ER總== ，根據(jù)楞次定律可知，方向是acdba；(2) 導(dǎo)體棒在水平方向上受拉力和安培力平衡T=FA=BIL==1105N．故t=105N?！军c(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔ?Δt以及安培力的大小公式F=BIL。15．如圖1所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線框兩平行導(dǎo)軌間距為l，左端接一電動(dòng)勢(shì)為E0、內(nèi)阻不計(jì)的電源．一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)線框放置并接觸良好．閉合開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻，平行軌道足夠長(zhǎng)．請(qǐng)分析說(shuō)明導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)情況，在圖2中畫(huà)出速度v隨時(shí)間t變化的示意圖；并推導(dǎo)證明導(dǎo)體棒達(dá)到的最大速度為 【答案】導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度時(shí)，加速度a=0；【解析】【分析】導(dǎo)體棒在向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與回路中的電源形成閉合回路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律求得電流，結(jié)合牛頓第二定律判斷出速度的變化；【詳解】解：閉合開(kāi)關(guān)s后，線框與導(dǎo)體棒組成的回路中產(chǎn)生電流，導(dǎo)體棒受到安培力開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)某一時(shí)刻的速度為v，此時(shí)導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為初始階段回路中的電流為：導(dǎo)體棒受到的安培力為，方向水平向右因此,導(dǎo)體棒的加速度為，方向水平向右，即與v方向相同，隨速度的增加，加速度減小，但仍與v同方向，因此，導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度時(shí)，加速度a=0，即有：，解得圖象為
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