高考物理備考之電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況壓軸突破訓(xùn)練∶培優(yōu)-易錯-難題篇附詳細(xì)答案-資料下載頁
2025-04-05 05:10本頁面
【正文】 ，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)，不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與 ab 相連，在電鍵 S 打開的情況下，用大小為9N 的恒力 F從靜止開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：(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)請說明細(xì)繩突然斷后 ab 棒的大致運(yùn)動情況；(3)當(dāng) ab 棒速度最大時(shí)，定值電阻 R 的發(fā)熱功率?！敬鸢浮?1) 4m/s(2)ab 棒先向上做加速度減小的減速運(yùn)動，當(dāng)速度減為零時(shí)再向下做加速度減小的加速運(yùn)動，最終勻速運(yùn)動(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；對于ab棒在力F作用下的運(yùn)動過程，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，當(dāng)速度減為零時(shí)再向下做加速度減小的加速運(yùn)動，最終勻速運(yùn)動。(3)對于ab棒向下作勻速運(yùn)動的狀態(tài),其受力圖如圖所示安培力為：根據(jù)平衡條件有：因?yàn)椋詀b棒的最大運(yùn)動速度為5m/s，；14．如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L，處于豎直向下的磁場中，整個磁場由n個寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域…n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B、3B、…nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌電接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。（1）對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的力，使其從圖示位置開始運(yùn)動并穿過n個磁場區(qū)，求導(dǎo)體棒穿越磁場區(qū)1的過程中，通過電阻R的電荷量q。（2）對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒力F0，讓它從磁場1左側(cè)邊界處開始運(yùn)動，當(dāng)向右運(yùn)動距離為時(shí)做勻速運(yùn)動，求棒通過磁場區(qū)1所用的時(shí)間t。（3）對導(dǎo)體棒ab施加水平向右的恒定拉力F1，讓它從距離磁場區(qū)1左側(cè)x=x0的位置由靜止開始做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒ab進(jìn)入磁場區(qū)1時(shí)開始做勻速運(yùn)動，此后在不同的磁場區(qū)施加不同的水平拉力，使棒ab保持該勻速運(yùn)動穿過整個磁場區(qū)，求棒ab通過第i磁場區(qū)時(shí)的水平拉力Fi和棒ab通過整個磁場區(qū)過程中回路產(chǎn)生的電熱Q。【答案】⑴；⑵；⑶【解析】試題分析:⑴電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。通過電阻的電荷量。導(dǎo)體棒穿過1區(qū)過程。解得（2）棒勻速運(yùn)動的速度為v，則設(shè)棒在前x0/2距離運(yùn)動的時(shí)間為t1，則由動量定律：F0 t1BqL=mv；解得：設(shè)棒在后x0/2勻速運(yùn)動的時(shí)間為t2，則所以棒通過區(qū)域1所用的總時(shí)間：（3）進(jìn)入1區(qū)時(shí)拉力為，速度，則有。解得；。進(jìn)入i區(qū)時(shí)的拉力。導(dǎo)體棒以后通過每區(qū)都以速度做勻速運(yùn)動，由功能關(guān)系有解得?？键c(diǎn)：動能定理的應(yīng)用；導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化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。請定性畫出以上各物理量隨時(shí)間變化的圖象（qt、it、vt、at圖象）。【答案】圖見解析.【解析】【詳解】開關(guān)S由1擲到2，電容器放電后會在電路中產(chǎn)生電流。導(dǎo)體棒通有電流后會受到安培力的作用，會產(chǎn)生加速度而加速運(yùn)動。導(dǎo)體棒切割磁感線，速度增大，感應(yīng)電動勢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?，所以在有電流通過棒的過程中，棒是一直加速運(yùn)動（變加速）。由于通過棒的電流是按指數(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，而導(dǎo)體棒運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢會給電容器充電。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。則vt圖像如圖：；當(dāng)棒勻速運(yùn)動后，棒因切割磁感線有電動勢，所以電容器兩端的電壓能穩(wěn)定在某個不為0的數(shù)值，即電容器的電量應(yīng)穩(wěn)定在某個不為0的數(shù)值（不會減少到0），故qt圖像如圖：這時(shí)電容器的電壓等于棒的電動勢數(shù)值，棒中無電流。It圖像如圖：
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