高中物理微元法解決物理試題的基本方法技巧及練習(xí)題及練習(xí)題-展示頁(yè)
2025-04-03 00:50本頁(yè)面
【正文】 軌電阻不計(jì)，重力加速度為g.（1）求金屬棒在圓弧軌道上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；（2）如果根據(jù)已知條件，金屬棒能離開(kāi)右段磁場(chǎng)B（x）區(qū)域，離開(kāi)時(shí)的速度為v，求金屬棒從開(kāi)始滑動(dòng)到離開(kāi)右段磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）如果根據(jù)已知條件，金屬棒滑行到x=x1位置時(shí)停下來(lái)，；，確定金屬棒在全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流最大時(shí)的位置．【答案】（1）L2B0/t0（2）+ mgL/2mv2（3）金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大【解析】試題分析：（1）由圖看出，左段區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化，其變化率一定，由法拉第電磁感應(yīng)定律得知，回路中磁通量的變化率相同，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．（2）根據(jù)歐姆定律和焦耳定律結(jié)合求解金屬棒在弧形軌道上滑行過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱．再根據(jù)能量守恒求出金屬棒在水平軌道上滑行的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱，即可得到總焦耳熱．（3）在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0的一瞬間，在很短的時(shí)間△t內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和感應(yīng)電流的表達(dá)式，求出感應(yīng)電荷量q．再進(jìn)行討論．解：（1）由圖2可：=根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E==L2=L2（2）金屬棒在弧形軌道上滑行過(guò)程中，產(chǎn)生的焦耳熱為：Q1==金屬棒在弧形軌道上滑行過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：mg=金屬棒在水平軌道上滑行的過(guò)程中，產(chǎn)生的焦耳熱為Q2，根據(jù)能量守恒定律得：Q2=﹣=mg﹣所以，金屬棒在全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=Q1+Q2=+mg﹣（3）a．根據(jù)圖3，x=x1（x1＜x）處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B1=．設(shè)金屬棒在水平軌道上滑行時(shí)間為△t．由于磁場(chǎng)B（x）沿x方向均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律△t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：===所以，通過(guò)金屬棒電荷量為：q=△t=△t=b．金屬棒在弧形軌道上滑行過(guò)程中，感應(yīng)電流為：I1==金屬棒在水平軌道上滑行過(guò)程中，由于滑行速度和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都在減小，所以，此過(guò)程中，金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流最大．剛進(jìn)入水平軌道時(shí)，金屬棒的速度為：v=所以，水平軌道上滑行過(guò)程中的最大電流為：I2==若金屬棒自由下落高度，經(jīng)歷時(shí)間t=，顯然t＞t所以，I1=＜==I2．綜上所述，金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時(shí)，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．答：（1）金屬棒在圓弧軌道上滑動(dòng)過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E是L2．（2）金屬棒從開(kāi)始滑動(dòng)到離開(kāi)右段磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q為+mg﹣．（3）a．金屬棒在水平軌道上滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量q為．b．金屬棒在全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒剛進(jìn)入水平軌道時(shí)，即金屬棒在x=0處，感應(yīng)電流最大．【點(diǎn)評(píng)】本題中（1）（2）問(wèn)，磁通量均勻變化，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是關(guān)鍵．對(duì)于感應(yīng)電荷量，要能熟練地應(yīng)用法拉第定律和歐姆定律進(jìn)行推導(dǎo)．9．如圖所示，有兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)用一小段光滑圓弧和另一對(duì)豎直光滑導(dǎo)軌平滑連接，導(dǎo)軌間距L＝1m。cd棒右側(cè)lm處有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，磁場(chǎng)區(qū)域長(zhǎng)為s。現(xiàn)用向右的水平恒力F＝，作用4s后撤去F。金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，空氣阻力不計(jì)。（不用寫(xiě)計(jì)算過(guò)程）【答案】（1）0，；（2） m；（3）見(jiàn)解析【解析】【詳解】(1)對(duì)ab棒，由動(dòng)量定理得ab棒與cd棒碰撞過(guò)程，取向右方向?yàn)檎?，?duì)系統(tǒng)由動(dòng)量守恒定律得由系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律得解得，(2)由安培力公式可得對(duì)cd棒進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，由動(dòng)量定理得設(shè)導(dǎo)體棒cd進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)回路磁通量變化量為以上幾式聯(lián)立可得。(3)第一種情況如果磁場(chǎng)s足夠大，cd棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)距離時(shí)速度減為零，由動(dòng)量定理可得設(shè)磁通量變化量為 流過(guò)回路的電量聯(lián)立可得即s≥6 m，x=6 m，停在磁場(chǎng)左邊界右側(cè)6m處。10．根據(jù)量子理論，光子具有動(dòng)量．光子的動(dòng)量等于光子的能量除以光速，即P=E/c．光照射到物體表面并被反射時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性
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