物理穩(wěn)恒電流專題練習(xí)(及答案)含解析-資料下載頁(yè)
2025-04-02 05:26本頁(yè)面
【正文】 2＝－ N(負(fù)號(hào)說(shuō)明力的方向沿斜面向下)(3)MN棒做變加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)x＝5 m時(shí)，v＝＝5 m/s＝2 m/s因?yàn)樗俣葀與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，安培力做功：【點(diǎn)睛】本題是雙桿類型，分別研究它們的情況是解答的基礎(chǔ)，運(yùn)用力學(xué)和電路．關(guān)鍵要抓住安培力與位移是線性關(guān)系，安培力的平均值等于初末時(shí)刻的平均值，從而可求出安培力做功．14．麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論告訴我們：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，該感生電場(chǎng)是渦旋電場(chǎng)；變化的電場(chǎng)也可以產(chǎn)生感生磁場(chǎng)，該感生磁場(chǎng)是渦旋磁場(chǎng)．（1）如圖所示，在半徑為r的虛線邊界內(nèi)有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=kt（k0且為常量）．將一半徑也為r的細(xì)金屬圓環(huán)（圖中未畫(huà)出）與虛線邊界同心放置．①求金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)的大?。?②變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦旋電場(chǎng)存在于磁場(chǎng)內(nèi)外的廣闊空間中，在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)其電場(chǎng)線是一系列同心圓，如圖中的實(shí)線所示，圓心與磁場(chǎng)區(qū)域的中心重合．在同一圓周上，渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等．使得金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是渦旋電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力，這個(gè)力稱為渦旋電場(chǎng)力，其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系和靜電力與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系相同．請(qǐng)推導(dǎo)金屬圓環(huán)位置的渦旋電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E感．（2）如圖所示，在半徑為r的虛線邊界內(nèi)有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為E=ρt（ρ0且為常量）．①我們把穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)稱為穿過(guò)此面的磁通量，同樣地，我們可以把穿過(guò)某個(gè)面的電場(chǎng)線條數(shù)稱為穿過(guò)此面的電通量．電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)面積內(nèi)的電通量也會(huì)發(fā)生變化，該變化的電場(chǎng)必然會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)．小明同學(xué)猜想求解該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B感的方法可以類比（1）中求解E感的方法．若小明同學(xué)的猜想成立，請(qǐng)推導(dǎo)B感在距離電場(chǎng)中心為a（ar）處的表達(dá)式，并求出在距離電場(chǎng)中心和2r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值B感1：B感2． ②小紅同學(xué)對(duì)上問(wèn)通過(guò)類比得到的B感的表達(dá)式提出質(zhì)疑，請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的知識(shí)判斷B感的表達(dá)式是否正確，并給出合理的理由．【答案】（1）① ② ；（2）①1:1②不正確.【解析】【分析】（1）①根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)ε的大?。谠诮饘賵A環(huán)內(nèi)，求解非靜電力對(duì)帶電量為q的自由電荷所做的功，求解電動(dòng)勢(shì)，從而求解感應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）①類比（1）中求解E感的過(guò)程求解 兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值；②通過(guò)量綱分析表達(dá)式的正誤.【詳解】（1）①根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得 ②在金屬圓環(huán)內(nèi)，非靜電力對(duì)帶電量為q的自由電荷所做的功W非=qE感2πr 根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義解得感生電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大?。?）①類比（1）中求解E感的過(guò)程，在半徑為R處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在R=a時(shí)，解得在R=時(shí)， ，解得將R=2r時(shí)， ，解得所以 ② 上問(wèn)中通過(guò)類比得到的B感的表達(dá)式不正確； 因?yàn)橥ㄟ^(guò)量綱分析我們知道：用基本物理量的國(guó)際單位表示的導(dǎo)出單位為 ；又因?yàn)?，用基本物理量的?guó)際單位表示的導(dǎo)出單位為．可見(jiàn)，通過(guò)類比得到的B感的單位是不正確的，所以的表達(dá)式不正確．【點(diǎn)睛】考查電磁學(xué)綜合運(yùn)用的內(nèi)容，掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的應(yīng)用，會(huì)用類比法解決問(wèn)題以及用物理量的量綱判斷表達(dá)式的正誤．15．如圖甲所示，在一對(duì)平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R=4Ω的定值電阻，兩導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m=，長(zhǎng)為L(zhǎng)=，使其從靠近電阻處由靜止開(kāi)始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r=1Ω，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒下滑過(guò)程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示．求：（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（3）若靠近電阻處到底端距離為S=，ab棒在下滑至底端前速度已達(dá)5m/s，求ab棒下滑到底端的整個(gè)過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ為30176。．（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T．（3）ab棒下滑到底端的整個(gè)過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是4J．【點(diǎn)評(píng)】本題的解題關(guān)鍵是根據(jù)牛頓第二定律和安培力公式推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式，結(jié)合圖象的信息求解相關(guān)量．【解析】試題分析：（1）設(shè)剛開(kāi)始下滑時(shí)導(dǎo)體棒的加速度為a1，則a1=5得：（2）當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度為零時(shí)，開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v0，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，電路中的電流為I，由乙圖知，勻速運(yùn)動(dòng)的速度v0=5此時(shí)，，聯(lián)立得：（4）設(shè)ab棒下滑過(guò)程，產(chǎn)生的熱量為Q，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR，則，考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)、能量守恒
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