20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)--專(zhuān)題4-第2講-電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用-作業(yè)-資料下載頁(yè)
2025-04-05 05:03本頁(yè)面
【正文】 m時(shí)，速度大小v2；(3)估算金屬棒運(yùn)動(dòng)到x＝2 m過(guò)程克服安培力做功值WA．【答案】 (1) N (2) m/s (3) J【解析】 (1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝BLv1①由閉合電路歐姆定律得回路中感應(yīng)電流I1＝②由安培力公式有FA1＝BLI1③由①②③式得FA1＝＝ N④(2)由圖乙可得，金屬棒運(yùn)動(dòng)到x＝2 m處，受到的安培力FA2＝ N⑤由①②③式得v2＝＝ m/s⑥(3)由FA－x圖像中圖線(xiàn)與x軸圍成面積值就等于此過(guò)程安培力做的功，由圖可得在0～2 m區(qū)域內(nèi)大約有60個(gè)小方格，每個(gè)小方格面積值0．1 J＝ J⑦所以此過(guò)程克服安培力做功WA≈60 J＝ J⑧13．(2020遼寧部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體模擬)如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ T．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一對(duì)光滑平行金屬導(dǎo)軌，處于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌間距L＝1 m，電阻可忽略不計(jì)．質(zhì)量均為m＝1 kg，電阻均為R＝ Ω的金屬導(dǎo)體棒MN和PQ垂直放置于導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好．先將PQ暫時(shí)鎖定，金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由靜止開(kāi)始以加速度a＝ m/s2向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，5 s后保持拉力F的功率不變，直到棒以最大速度vm做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．(1)求棒MN的最大速度vm；(2)當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，解除PQ鎖定，同時(shí)撤去拉力F，兩棒最終均勻速運(yùn)動(dòng)．求解除PQ棒鎖定后，到兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱．(3)若PQ始終不解除鎖定，當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)后停下來(lái)？(運(yùn)算結(jié)果可用根式表示)【答案】 (1)2 m/s (2)5 J (3)40 m【解析】 (1)棒MN做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：F－BIL＝ma棒MN做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝BLv棒MN做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，5 s時(shí)的速度為：v＝at1＝2 m/s在兩棒組成的回路中，由閉合電路歐姆定律得：I＝聯(lián)立上述式子，有：F＝ma＋代入數(shù)據(jù)解得：F＝ N5 s時(shí)拉力F的功率為：P＝Fv代入數(shù)據(jù)解得：P＝1 W棒MN最終做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)棒最大速度為vm，棒受力平衡，則有：－BImL＝0Im＝代入數(shù)據(jù)解得：vm＝2 m/s(2)解除棒PQ后，兩棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)量守恒，最終兩棒以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v′，則有：mvm＝2mv′設(shè)從PQ棒解除鎖定，到兩棒達(dá)到相同速度，這個(gè)過(guò)程中，兩棒共產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律可得：Q＝mv－2mv′2代入數(shù)據(jù)解得：Q＝5 J；(3)棒以MN為研究對(duì)象，設(shè)某時(shí)刻棒中電流為i，在極短時(shí)間△t內(nèi)，由動(dòng)量定理得：－BiL△t＝m△v對(duì)式子兩邊求和有：∑(－BiLΔt)＝∑(mΔvm)而△q＝i△t對(duì)式子兩邊求和，有：∑Δq＝∑(iΔt)聯(lián)立各式解得：BLq＝mvm，又對(duì)于電路有：q＝t＝t由法拉第電磁感應(yīng)定律得：＝又q＝代入數(shù)據(jù)解得：x＝40 m
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