備戰(zhàn)高考物理培優(yōu)易錯(cuò)試卷(含解析)之法拉第電磁感應(yīng)定律及詳細(xì)答案-資料下載頁
2025-04-02 00:13本頁面
【正文】 （1）在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，ab桿中的電流及其加速度的大小；（2）求在下滑過程中ab桿可達(dá)到的最大速度．（3）從開始下滑到達(dá)到最大速度的過程中，棒沿導(dǎo)軌下滑了距離s，求整個(gè)裝置生熱多少.【答案】（1）,（2）（3）【解析】(1)在加速下滑過程中，當(dāng) ab桿的速度大小為 v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv此時(shí) ab桿中的電流金屬桿受到的安培力：由牛頓第二定律得：(2) 金屬桿勻速下滑時(shí)速度達(dá)到最大，由平衡條件得： 則速度的最大值(3)若達(dá)到最大速度時(shí)，導(dǎo)體棒下落高度為 h，由能量守恒定律得：則焦耳熱【點(diǎn)睛】當(dāng)桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)桿的速度最大，分析清楚桿的運(yùn)動(dòng)過程是解題的前提；分析清楚桿的運(yùn)動(dòng)過程后，應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、牛頓第二定律、平衡條件與能量守恒定律即可解題；求解熱量時(shí)從能量角度分析可以簡化解題過程．14．如圖所示，在水平面上固定一光滑金屬導(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(gè)裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸．(1)求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時(shí)，F(xiàn)H兩端的電勢差．(2)關(guān)于導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，小明和小華兩位同學(xué)進(jìn)行了討論．小明認(rèn) 為導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)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(rèn) 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(rèn)為這兩位同學(xué)的觀點(diǎn)正確嗎?請通過推算證 明你的觀點(diǎn)．(3)求導(dǎo)體棒從D位置運(yùn)動(dòng)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(gè)同學(xué)的觀點(diǎn)都不正確 (3)【解析】【分析】【詳解】(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到FH位置，即將離開導(dǎo)軌時(shí)，由于切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E=BLv0在電路中切割磁感線的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，則此時(shí)可將電路等效為：可以將切割磁感線的FH棒看成電動(dòng)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(gè)同學(xué)的觀點(diǎn)都不正確取AC棒在D到EG運(yùn)動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dāng)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(dòng)勢恒定，但電路中電阻是隨運(yùn)動(dòng)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(shí)刻沿運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電熱，數(shù)值上等于克服安培力做的功，又因?yàn)椋砸驗(yàn)閷?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15．如圖所示，一無限長的光滑金屬平行導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)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(jì)，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(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后棒的速度為v，不計(jì)一切摩擦阻力．此時(shí)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(yùn)動(dòng)，且速率也為v．求：（1）速度v的大??；（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(yùn)動(dòng)，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(dòng)勢為： 由，得 （2）棒中電流為： ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，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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