物理穩(wěn)恒電流專題練習(及答案)含解析-資料下載頁
2025-04-02 05:26本頁面
【正文】 2＝－ N(負號說明力的方向沿斜面向下)(3)MN棒做變加速直線運動，當x＝5 m時，v＝＝5 m/s＝2 m/s因為速度v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：【點睛】本題是雙桿類型，分別研究它們的情況是解答的基礎，運用力學和電路．關鍵要抓住安培力與位移是線性關系，安培力的平均值等于初末時刻的平均值，從而可求出安培力做功．14．麥克斯韋的電磁場理論告訴我們：變化的磁場產(chǎn)生感生電場，該感生電場是渦旋電場；變化的電場也可以產(chǎn)生感生磁場，該感生磁場是渦旋磁場．（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磁場，磁感應強度大小隨時間的變化關系為B=kt（k0且為常量）．將一半徑也為r的細金屬圓環(huán)（圖中未畫出）與虛線邊界同心放置．①求金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感生電動勢的大?。?②變化的磁場產(chǎn)生的渦旋電場存在于磁場內(nèi)外的廣闊空間中，在與磁場垂直的平面內(nèi)其電場線是一系列同心圓，如圖中的實線所示，圓心與磁場區(qū)域的中心重合．在同一圓周上，渦旋電場的電場強度大小處處相等．使得金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感生電動勢的非靜電力是渦旋電場對自由電荷的作用力，這個力稱為渦旋電場力，其與電場強度的關系和靜電力與電場強度的關系相同．請推導金屬圓環(huán)位置的渦旋電場的場強大小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電場，電場強度大小隨時間的變化關系為E=ρt（ρ0且為常量）．①我們把穿過某個面的磁感線條數(shù)稱為穿過此面的磁通量，同樣地，我們可以把穿過某個面的電場線條數(shù)稱為穿過此面的電通量．電場強度發(fā)生變化時，對應面積內(nèi)的電通量也會發(fā)生變化，該變化的電場必然會產(chǎn)生磁場．小明同學猜想求解該磁場的磁感應強度B感的方法可以類比（1）中求解E感的方法．若小明同學的猜想成立，請推導B感在距離電場中心為a（ar）處的表達式，并求出在距離電場中心和2r處的磁感應強度的比值B感1：B感2． ②小紅同學對上問通過類比得到的B感的表達式提出質(zhì)疑，請你用學過的知識判斷B感的表達式是否正確，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)法拉第電磁感應定律求解金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感生電動勢ε的大小．②在金屬圓環(huán)內(nèi)，求解非靜電力對帶電量為q的自由電荷所做的功，求解電動勢，從而求解感應電場強度；（2）①類比（1）中求解E感的過程求解 兩處的磁感應強度的比值；②通過量綱分析表達式的正誤.【詳解】（1）①根據(jù)法拉第電磁感應定律得 ②在金屬圓環(huán)內(nèi)，非靜電力對帶電量為q的自由電荷所做的功W非=qE感2πr 根據(jù)電動勢的定義解得感生電場的場強大?。?）①類比（1）中求解E感的過程，在半徑為R處的磁感應強度為在R=a時，解得在R=時， ，解得將R=2r時， ，解得所以 ② 上問中通過類比得到的B感的表達式不正確； 因為通過量綱分析我們知道：用基本物理量的國際單位表示的導出單位為 ；又因為，用基本物理量的國際單位表示的導出單位為．可見，通過類比得到的B感的單位是不正確的，所以的表達式不正確．【點睛】考查電磁學綜合運用的內(nèi)容，掌握法拉第電磁感應定律、電場強度和磁感應強度的應用，會用類比法解決問題以及用物理量的量綱判斷表達式的正誤．15．如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導軌的上端連接一阻值為R=4Ω的定值電阻，兩導軌在同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m=，長為L=，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導體棒電阻為r=1Ω，整個裝置處于垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，導體棒下滑過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示．求：（1）導軌平面與水平面間夾角θ（2）磁場的磁感應強度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5m/s，求ab棒下滑到底端的整個過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）導軌平面與水平面間夾角θ為30176。．（2）磁場的磁感應強度B為1T．（3）ab棒下滑到底端的整個過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是4J．【點評】本題的解題關鍵是根據(jù)牛頓第二定律和安培力公式推導出安培力與速度的關系式，結合圖象的信息求解相關量．【解析】試題分析：（1）設剛開始下滑時導體棒的加速度為a1，則a1=5得：（2）當導體棒的加速度為零時，開始做勻速運動，設勻速運動的速度為v0，導體棒上的感應電動勢為E，電路中的電流為I，由乙圖知，勻速運動的速度v0=5此時，，聯(lián)立得：（4）設ab棒下滑過程，產(chǎn)生的熱量為Q，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR，則，考點：本題考查電磁感應、能量守恒
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