高考物理培優(yōu)-易錯(cuò)-難題(含解析)之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類(lèi)情況附詳細(xì)答案-資料下載頁(yè)
2025-04-05 04:38本頁(yè)面
【正文】 入磁場(chǎng)時(shí)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律得：mag﹣BI2L=maa,a=g﹣=g﹣=10﹣=，要保持加速度不變，加外力F，根據(jù)牛頓第二定律得：F+mag﹣BIL=maa得：F=t=t=﹣.13．如圖所示，有一光滑、不計(jì)電阻且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，間距L＝，導(dǎo)軌所在的平面與水平面的傾角為37176。，導(dǎo)軌空間內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量m＝、電阻R＝2Ω的金屬桿水平靠在導(dǎo)軌處，與導(dǎo)軌接觸良好。（g＝10m/s2，sin37176。＝，cos37176。＝）（1）若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化滿足B＝4+（T），金屬桿由距導(dǎo)軌頂部1m處釋放，求至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間釋放，會(huì)獲得沿斜面向上的加速度。（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化滿足 （T），t＝0時(shí)刻金屬桿從離導(dǎo)軌頂端s0＝1m處?kù)o止釋放，同時(shí)對(duì)金屬桿施加一個(gè)外力，使金屬桿沿導(dǎo)軌下滑且沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，求金屬桿下滑5m所用的時(shí)間。（3）若勻強(qiáng)磁場(chǎng)大小為定值，對(duì)金屬桿施加一個(gè)平行于導(dǎo)軌向下的外力F，其大小為F＝（v+）N，其中v為金屬桿運(yùn)動(dòng)的速度，使金屬桿以恒定的加速度a＝10m/s2沿導(dǎo)軌向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小?！敬鸢浮浚?）。 （2）s； （3） T?！窘馕觥俊驹斀狻?1)設(shè)金屬桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，距離導(dǎo)軌頂部為x，經(jīng)過(guò)ts后，金屬桿有沿著導(dǎo)軌向上的加速度，此時(shí)安培力等于重力沿導(dǎo)軌的分力，則：FA＝mgsinθ， ，其中： ，所以： ，解得：t＝。（2）由金屬桿與導(dǎo)軌組成的閉合電路中，磁通量保持不變，經(jīng)過(guò)ts的位移為s，則：B1Ls0＝B2L（s+s0），金屬桿做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，s＝5m，代入數(shù)據(jù)解得： （3）對(duì)金屬桿由牛頓第二定律： ，其中： 解得：，代入數(shù)據(jù)得： ，所以， ，解得： 。14．如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌 EF、PQ 固定在豎直面內(nèi)，軌道間距L =1m ，底部接入一阻值為R = 的定值電阻，上端開(kāi)口，處于垂直導(dǎo)軌面向內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B = 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一質(zhì)量為m = 的金屬棒 ab與導(dǎo)軌接觸良好，ab 連入導(dǎo)軌間的電阻r = ，電路中其余電阻不計(jì)，不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩繞過(guò)光滑的定滑輪與 ab 相連，在電鍵 S 打開(kāi)的情況下，用大小為9N 的恒力 F從靜止開(kāi)始向下拉繩子的自由端，當(dāng)自由端下落高度 h = 時(shí)細(xì)繩突然斷了, 始終垂直導(dǎo)軌，并接觸良好，不計(jì)空氣阻力，取g =10m / s2 試問(wèn)：(1)當(dāng)繩子自由端下落高度大小h = 時(shí)，ab 上的電流方向如何？此時(shí)ab 棒速度的大?。?2)請(qǐng)說(shuō)明細(xì)繩突然斷后 ab 棒的大致運(yùn)動(dòng)情況；(3)當(dāng) ab 棒速度最大時(shí)，定值電阻 R 的發(fā)熱功率。【答案】(1) 4m/s(2)ab 棒先向上做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減為零時(shí)再向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)(3)15W【解析】【詳解】(1)由右手定則可知，ab 上的電流方向?yàn)閎到a；對(duì)于ab棒在力F作用下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，其受力圖如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有：由速度位移公式得：， (2)ab棒先向上做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減為零時(shí)再向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)。(3)對(duì)于ab棒向下作勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),其受力圖如圖所示安培力為：根據(jù)平衡條件有：因?yàn)?，所以ab棒的最大運(yùn)動(dòng)速度為5m/s，；15．如圖所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸。t＝0時(shí)，將開(kāi)關(guān)S由1擲到2。用q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度。請(qǐng)定性畫(huà)出以上各物理量隨時(shí)間變化的圖象（qt、it、vt、at圖象）?！敬鸢浮繄D見(jiàn)解析.【解析】【詳解】開(kāi)關(guān)S由1擲到2，電容器放電后會(huì)在電路中產(chǎn)生電流。導(dǎo)體棒通有電流后會(huì)受到安培力的作用，會(huì)產(chǎn)生加速度而加速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒切割磁感線，速度增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv，即增大，則實(shí)際電流減小，安培力F=BIL，即減小，加速度a=F/m，即減小。因?qū)к壒饣?，所以在有電流通過(guò)棒的過(guò)程中，棒是一直加速運(yùn)動(dòng)（變加速）。由于通過(guò)棒的電流是按指數(shù)遞減的，那么棒受到的安培力也是按指數(shù)遞減的，由牛頓第二定律知，它的加速度是按指數(shù)遞減的，故at圖像如圖：由于電容器放電產(chǎn)生電流使得導(dǎo)體棒受安培力運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)給電容器充電。當(dāng)充電和放電達(dá)到一種平衡時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)。則vt圖像如圖：；當(dāng)棒勻速運(yùn)動(dòng)后，棒因切割磁感線有電動(dòng)勢(shì)，所以電容器兩端的電壓能穩(wěn)定在某個(gè)不為0的數(shù)值，即電容器的電量應(yīng)穩(wěn)定在某個(gè)不為0的數(shù)值（不會(huì)減少到0），故qt圖像如圖：這時(shí)電容器的電壓等于棒的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值，棒中無(wú)電流。It圖像如圖：
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