備戰(zhàn)高考物理易錯題專題復(fù)習(xí)-法拉第電磁感應(yīng)定律練習(xí)題含詳細答案(參考版)
2025-04-02 00:29本頁面
【正文】 視頻14．如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PO、MN，PQ、MN的電阻不計，間距為d=、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B==，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒LL2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒L1，L2在水平恒力F=，由靜止開始做加速運動，試求:(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=，棒L2的加速度多大？(2)棒L2能達到的最大速度vm.(3)若在棒L2達到最大速度vm時撤去外力F，并同時釋放棒L1，求棒L2達到穩(wěn)定時的速度值.(4)若固定棒L1，當(dāng)棒L2的速度為v，且離開棒L1距離為S的同時，撤去恒力F，為保持棒L2做勻速運動，可以采用將B從原值(B0=)逐漸減小的方法，則磁感應(yīng)強度B應(yīng)怎樣隨時間變化(寫出B與時間t的關(guān)系式)？【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】解:(1)∵L1與L2串聯(lián)∴流過L2的電流為 ① L2所受安培力為:F′=BdI= ② ∴ ③ (2)當(dāng)L2所受安培力F安=F時，棒有最大速度vm，此時電路中電流為Im. 則：F安=BdIm ④ ⑤ F安=F ⑥ 由④⑤⑥得： ⑦ (3)撤去F后，棒L2做減速運動，L1做加速運動，當(dāng)兩棒達到共同速度v共時，L2有穩(wěn)定速度，對此過程有： ⑧ ∴ ⑨ (4)要使L2保持勻速運動，回路中磁通量必須保持不變，設(shè)撤去恒力F時磁感應(yīng)強度為B0，t時刻磁感應(yīng)強度為Bt，則： B0dS=Btd（S+vt） ⑩ ∴ 15．如圖1所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下、磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場中，導(dǎo)線框兩平行導(dǎo)軌間距為l，左端接一電動勢為E0、內(nèi)阻不計的電源．一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒MN垂直導(dǎo)線框放置并接觸良好．閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開始運動．忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻，平行軌道足夠長．請分析說明導(dǎo)體棒MN的運動情況，在圖2中畫出速度v隨時間t變化的示意圖；并推導(dǎo)證明導(dǎo)體棒達到的最大速度為 【答案】導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運動，達到最大速度時，加速度a=0；【解析】【分析】導(dǎo)體棒在向右運動的過程中會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與回路中的電源形成閉合回路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律求得電流，結(jié)合牛頓第二定律判斷出速度的變化；【詳解】解：閉合開關(guān)s后，線框與導(dǎo)體棒組成的回路中產(chǎn)生電流，導(dǎo)體棒受到安培力開始加速運動，假設(shè)某一時刻的速度為v，此時導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為初始階段回路中的電流為：導(dǎo)體棒受到的安培力為，方向水平向右因此,導(dǎo)體棒的加速度為，方向水平向右，即與v方向相同，隨速度的增加，加速度減小，但仍與v同方向，因此，導(dǎo)體棒做加速度逐漸減小的加速運動，達到最大速度時，加速度a=0，即有：，解得圖象為。屬于中等難度的題目，解這類問題的突破口為正確分析安培力的變化，根據(jù)運動狀態(tài)列方程求解。＝， cos37176。＝，取g＝10 m/s2．求：(1)ab棒沿斜面向上運動的最大速度vm；(2)ab棒從開始運動到勻速運動的這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR和流過電阻R的總電荷量q．【答案】（1）3m/s．（2），8C【解析】【分析】【詳解】（1）由題意知，由靜止釋放M后，ab棒在繩拉力T、重力mg、安培力F和軌道支持力N及摩擦力f共同作用下做沿軌道向上做加速度逐漸減小的加速運動直至勻速運動，當(dāng)達到最大速度時，由平衡條件有：T﹣mgsinθ﹣F﹣f＝0…①N﹣mgcosθ＝0…②T＝Mg…③又由摩擦力公式得 f＝μN…④ab所受的安培力 F＝BIL…⑤回路中感應(yīng)電流 I⑥聯(lián)解①②③④⑤⑥并代入數(shù)據(jù)得：最大速度 vm＝3m/s…⑦（2）由能量守恒定律知，系統(tǒng)的總能量守恒，即系統(tǒng)減少的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能、焦耳熱及摩擦而轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和，有：Mgh﹣mghsinθQ+fh…⑧電阻R產(chǎn)生的焦耳熱 QRQ…⑨根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律有：流過電阻R的總電荷量 q△t…⑩電流的平均值 ?感應(yīng)電動勢的平均值 ?磁通量的變化量△Φ＝B?（Lh）…?聯(lián)解⑧⑨⑩???并代入數(shù)據(jù)得：QR＝，q＝8C12．如圖所示，兩根足夠長的直金屬MN、PQ平行放置在傾角為q的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L．M、P兩點間接有阻值為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)
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