高考物理穩(wěn)恒電流解題技巧及練習(xí)題-資料下載頁
2025-04-02 21:47本頁面
【正文】 ．5J考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；焦耳定律；功能關(guān)系13．如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導(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=，長為L=，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r=1Ω，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，導(dǎo)體棒下滑過程中加速度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）磁場的磁感應(yīng)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(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ為30176。．（2）磁場的磁感應(yīng)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(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)剛開始下滑時導(dǎo)體棒的加速度為a1，則a1=5得：（2）當導(dǎo)體棒的加速度為零時，開始做勻速運動，設(shè)勻速運動的速度為v0，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)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(shè)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(yīng)、能量守恒14．如圖所示，兩足夠長平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角θ=30176。，導(dǎo)軌電阻不計．磁感應(yīng)強度為B=2T的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為L=、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒ab的質(zhì)量m=1kg、電阻r=1Ω．兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡電阻RL=4Ω，定值電阻R1=2Ω，電阻箱電阻R2=12Ω，重力加速度為g=10m/s2，現(xiàn)閉合開關(guān)，將金屬棒由靜止釋放，下滑距離為s0=50m時速度恰達到最大，試求：（1）金屬棒下滑的最大速度vm；（2）金屬棒由靜止開始下滑2s0的過程中整個電路產(chǎn)生的電熱Q．【答案】（1）30m/s（2）50J【解析】解：（1）由題意知，金屬棒勻速下滑時速度最大，設(shè)最大速度為vm，則有：mgsinθ=F安又 F安=BIL，即得 mgsinθ=BIL…①ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=BLvm…②通過ab的感應(yīng)電流為 I=…③回路的總電阻為 R=r+R1+…④聯(lián)解代入數(shù)據(jù)得：vm=30m/s…⑤（2）由能量守恒定律有：mg?2s0sinθ=Q+…⑥聯(lián)解代入數(shù)據(jù)得：Q=50J…⑦答：（1）金屬棒下滑的最大速度vm是30m/s．（2）金屬棒由靜止開始下滑2s0的過程中整個電路產(chǎn)生的電熱Q是50J．【點評】本題對綜合應(yīng)用電路知識、電磁感應(yīng)知識和數(shù)學(xué)知識的能力要求較高，但是常規(guī)題，要得全分．15．如圖所示，兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌、相距為m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌電阻不計，磁感應(yīng)強度為的勻強磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，長為m的金屬棒垂直于、放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為kg、電阻為Ω，兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過導(dǎo)線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板長均為m，定值電阻為Ω，現(xiàn)閉合開關(guān)并將金屬棒由靜止釋放，取m/s2，求：（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？（2）當金屬棒下滑達到穩(wěn)定狀態(tài)時，整個電路消耗的電功率為多少？（3）當金屬棒穩(wěn)定下滑時，在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強磁場，在下板的右端且非?？拷掳宓奈恢锰幱幸毁|(zhì)量為kg、所帶電荷量為C的液滴以初速度水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點，要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度應(yīng)滿足什么條件？【答案】（1）10m/s（2）100W（3）v≤≥【解析】試題分析：（1）當金屬棒勻速下滑時速度最大，設(shè)最大速度vm，則有F安=B1IL所以代入數(shù)據(jù)解得：vm=10m/s(2)金屬棒勻速下滑時，動能不變，重力勢能減小，此過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，重力做功的功率等于整個電路消耗的電功率P=m1gsinαvm=100W (或)（3）金屬棒下滑穩(wěn)定時，兩板間電壓U=IR2=15V因為液滴在兩板間有所以該液滴在兩平行金屬板間做勻速圓周運動當液滴恰從上板左端邊緣射出時： 所以v1=當液滴恰從上板右側(cè)邊緣射出時： 所以v2=初速度v應(yīng)滿足的條件是：v≤≥考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；物體的平衡；帶電粒子在勻強磁場中的運動.視頻
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