高考物理壓軸題專題復(fù)習(xí)—電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況的推斷題綜合附答案解析-資料下載頁(yè)
2025-04-05 05:12本頁(yè)面
【正文】 時(shí) cd 棒消耗的電功率．【答案】（1）；－mgsin β（2）【解析】【分析】【詳解】（1）當(dāng)導(dǎo)體棒ab的速度為v時(shí)，其切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：E＝B1Lv①導(dǎo)體棒ab、cd串聯(lián)，由全電路歐姆定律有：②聯(lián)立①②式解得流過(guò)導(dǎo)體棒cd的電流大小為：③導(dǎo)體棒cd所受安培力為：F2＝B2IL④若mgsin β ＞F2，則摩擦力大小為：⑤若mgsin β ≤F2，則摩擦力大小為：⑥（2）設(shè)導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為v0，此時(shí)導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E0＝B1Lv0⑦流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流大小為：⑧導(dǎo)體棒ab所受安培力為：F1＝B1I0L⑨導(dǎo)體棒ab勻速運(yùn)動(dòng)，滿足：mgsin α－F1＝0⑩聯(lián)立⑦⑧⑨⑩式解得：此時(shí)cd棒消耗的電功率為：【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，在分析中要注意物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（加速、勻速或平衡），認(rèn)真分析物體的受力情況，靈活選取物理規(guī)律，由平衡條件分析和求解cd桿的受力情況．13．某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側(cè)為N極，中心為S極，兩極間的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁極寬度均為L(zhǎng)，忽略邊緣效應(yīng)，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接，當(dāng)質(zhì)量為m的重物放在秤盤上時(shí)，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運(yùn)動(dòng)(骨架與磁極不接觸)，隨后外電路對(duì)線圈供電，秤盤和線圈恢復(fù)到未放重物時(shí)的位置并靜止，由此時(shí)對(duì)應(yīng)的供電電流I可確定重物的質(zhì)量．已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，：(1)線圈向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈中感應(yīng)電流是從C端還是從D端流出？(2)供電電流I是從C端還是從D端流入？求重物質(zhì)量與電流的關(guān)系；(3)若線圈消耗的最大功率為P，該電子天平能稱量的最大質(zhì)量是多少？【答案】（1）感應(yīng)電流從C端流出 （2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）根據(jù)右手定則，線圈向下切割磁感線，電流應(yīng)從Ｄ端流入，從Ｃ端流出（２）根據(jù)左手定則可知，若想使彈簧恢復(fù)形變，安培力必須向上，根據(jù)左手定則可知電流應(yīng)從D端流入，根據(jù)受力平衡①解得②（3）根據(jù)最大功率得③②③聯(lián)立解得：14．如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，金屬桿的電阻為r，整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向下，導(dǎo)軌電阻可忽略，讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦.(重力加速度為g)（1）在加速下滑過(guò)程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大??；（2）求在下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值. （3）桿在下滑距離d的時(shí)以經(jīng)達(dá)到最大速度，求此過(guò)程中通過(guò)電阻的電量和熱量?！敬鸢浮?1) ，(2) (3) ,【解析】【詳解】(1)桿受力圖如圖所示：重力mg，豎直向下，支撐力N，垂直斜面向上，安培力F，沿斜面向上，故ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意如圖所示，當(dāng)ab桿速度為v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv，此時(shí)電路中電流ab桿受到安培力：由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：mgsinθF=ma解得加速度為(2)當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿的速度最大，由平衡條件得解得最大速度(3)桿在下滑距離d時(shí)，根據(jù)電荷量的計(jì)算公式，可得由能量守恒定律得解得電阻R產(chǎn)生的熱量15．如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)1=1m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=30176。角，上端連接阻值R=；質(zhì)量為m=、阻值r=，距離導(dǎo)軌最上端為L(zhǎng)2=4m，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸．整個(gè)裝置處于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示．（g=10m/s2）（1）保持ab棒靜止，在0～4s內(nèi)，通過(guò)金屬棒ab的電流多大？方向如何？（2）為了保持ab棒靜止，需要在棒的中點(diǎn)施加了一平行于導(dǎo)軌平面的外力F，求當(dāng)t=2s時(shí)，外力F的大小和方向；（3）5s后，撤去外力F，金屬棒將由靜止開(kāi)始下滑，這時(shí)用電壓傳感器將R兩端的電壓即時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī)，在顯示器顯示的電壓達(dá)到某一恒定值后，記下該時(shí)刻棒的位置，求金屬棒此時(shí)的速度及下滑到該位置的過(guò)程中在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．【答案】（1）（2）（3）【解析】【分析】【詳解】（1）在0～4s內(nèi)，由法拉第電磁感應(yīng)定律：由閉合電路歐姆定律：（2）當(dāng)t=2s時(shí)，ab棒受到沿斜面向上的安培力對(duì)ab棒受力分析，由平衡條件：解得：方向沿導(dǎo)軌斜面向上．（3）ab棒沿導(dǎo)軌下滑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有：產(chǎn)生的感應(yīng)電流棒下滑至受到穩(wěn)定時(shí)，棒兩端電壓也恒定，此時(shí)ab棒受力平衡，有：解得：由動(dòng)能定理得：得：故
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