高考物理穩(wěn)恒電流的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題-資料下載頁
2025-04-05 04:38本頁面
【正文】 （3）F2=（負(fù)號(hào)說明力的方向沿斜面向下）（4）【解析】【分析】t=3s時(shí)，PQ棒消耗的電功率為8W，由功率公式P=I2R可求出電路中電流，由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．已知MN棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度時(shí)間公式求出t=3s時(shí)的速度，即可由公式E=BLv求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B；根據(jù)速度公式v=at、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv、閉合電路歐姆定律和安培力公式F=BIL結(jié)合，可求出PQ棒所受的安培力大小，再由平衡條件求解F2的大小和方向；改變F1的作用規(guī)律時(shí)，MN棒做變加速直線運(yùn)動(dòng)，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，可根據(jù)安培力的平均值求出安培力做功，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量等于克服安培力，即可得解．【詳解】（1）當(dāng)t=3s時(shí)，設(shè)MN的速度為v1，則v1=at=3m/s感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E1=BL v1根據(jù)歐姆定律有：E1=I(RMN+ RPQ)根據(jù)P=I2 RPQ代入數(shù)據(jù)解得：B=2T(2)當(dāng)t＝6 s時(shí)，設(shè)MN的速度為v2，則速度為：v2＝at＝6 m/s感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E2＝BLv2＝12 V根據(jù)閉合電路歐姆定律：安培力為：F安＝BI2L＝8 N規(guī)定沿斜面向上為正方向，對(duì)PQ進(jìn)行受力分析可得：F2＋F安cos 37176。＝mgsin 37176。代入數(shù)據(jù)得：F2＝－ N(負(fù)號(hào)說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．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面斜向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ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m、電路中R2為一電阻箱，已知燈泡的電阻RL＝4R，定值電阻R1＝2R，調(diào)節(jié)電阻箱使R2＝12R，重力加速度為g，閉合開關(guān)S，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，求：(1)金屬棒下滑的最大速度vm；(2)當(dāng)金屬棒下滑距離為s0時(shí)速度恰好達(dá)到最大，則金屬棒由靜止下滑2s0的過程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱；(3)改變電阻箱R2的值，當(dāng)R2為何值時(shí)，金屬棒達(dá)到勻速下滑時(shí)R2消耗的功率最大．【答案】(1) (2) (3) 時(shí)，R2消耗的功率最大．【解析】試題分析：（1）當(dāng)金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，達(dá)到最大時(shí)有mgsina＝F安①F安＝BIL②I＝③其中 R總＝6R④聯(lián)立①～④式得金屬棒下滑的最大速度⑤（2）由動(dòng)能定理WG－W安＝mvm2⑥由于WG=2mgs0sinαW安= Q解得Q ＝2mgs0sinα－mvm2將⑤代入上式可得也可用能量轉(zhuǎn)化和守恒求解：再將⑤式代入上式得（3）因金屬棒勻速下滑故mgsinα = BIL⑦P2=I22R2 ⑧聯(lián)立得即當(dāng)，即時(shí)，R2消耗的功率最大．考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、閉合電路歐姆定律、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化．【名師點(diǎn)睛】略．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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