20xx屆新高考二輪復習--專題4-第2講-電磁感應規(guī)律及綜合應用-作業(yè)-資料下載頁
2025-04-05 05:03本頁面
【正文】 m時，速度大小v2；(3)估算金屬棒運動到x＝2 m過程克服安培力做功值WA．【答案】 (1) N (2) m/s (3) J【解析】 (1)由法拉第電磁感應定律得感應電動勢E1＝BLv1①由閉合電路歐姆定律得回路中感應電流I1＝②由安培力公式有FA1＝BLI1③由①②③式得FA1＝＝ N④(2)由圖乙可得，金屬棒運動到x＝2 m處，受到的安培力FA2＝ N⑤由①②③式得v2＝＝ m/s⑥(3)由FA－x圖像中圖線與x軸圍成面積值就等于此過程安培力做的功，由圖可得在0～2 m區(qū)域內(nèi)大約有60個小方格，每個小方格面積值0．1 J＝ J⑦所以此過程克服安培力做功WA≈60 J＝ J⑧13．(2020遼寧部分重點中學協(xié)作體模擬)如圖所示，空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B＝ T．在勻強磁場區(qū)域內(nèi)，有一對光滑平行金屬導軌，處于同一水平面內(nèi)，導軌足夠長，導軌間距L＝1 m，電阻可忽略不計．質(zhì)量均為m＝1 kg，電阻均為R＝ Ω的金屬導體棒MN和PQ垂直放置于導軌上，且與導軌接觸良好．先將PQ暫時鎖定，金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由靜止開始以加速度a＝ m/s2向右做勻加速直線運動，5 s后保持拉力F的功率不變，直到棒以最大速度vm做勻速直線運動．(1)求棒MN的最大速度vm；(2)當棒MN達到最大速度vm時，解除PQ鎖定，同時撤去拉力F，兩棒最終均勻速運動．求解除PQ棒鎖定后，到兩棒最終勻速運動的過程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱．(3)若PQ始終不解除鎖定，當棒MN達到最大速度vm時，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運動多遠后停下來？(運算結(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做勻加速運動，由牛頓第二定律得：F－BIL＝ma棒MN做切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應電動勢為：E＝BLv棒MN做勻加速直線運動，5 s時的速度為：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最終做勻速運動，設棒最大速度為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，兩棒運動過程中動量守恒，最終兩棒以相同的速度做勻速運動，設速度大小為v′，則有：mvm＝2mv′設從PQ棒解除鎖定，到兩棒達到相同速度，這個過程中，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為研究對象，設某時刻棒中電流為i，在極短時間△t內(nèi)，由動量定理得：－BiL△t＝m△v對式子兩邊求和有：∑(－BiLΔt)＝∑(mΔvm)而△q＝i△t對式子兩邊求和，有：∑Δq＝∑(iΔt)聯(lián)立各式解得：BLq＝mvm，又對于電路有：q＝t＝t由法拉第電磁感應定律得：＝又q＝代入數(shù)據(jù)解得：x＝40 m
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