備戰(zhàn)高考物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況(大題培優(yōu))含答案解析-在線瀏覽
2025-03-31 23:10本頁面
【正文】 的速度大小為，經(jīng)歷的時(shí)間為則電容器板間電壓為此時(shí)電容器的帶電量為設(shè)時(shí)間間隔△t時(shí)間內(nèi)流經(jīng)棒的電荷量為則電路中電流，又，解得根據(jù)牛頓第二定律得，解得所以金屬棒做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，末的速度．考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；功能關(guān)系；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合，關(guān)鍵要會(huì)推導(dǎo)加速度的表達(dá)式，通過分析棒的受力情況，確定其運(yùn)動(dòng)情況．4．圖中裝置在水平面內(nèi)且處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌固定不動(dòng)。已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌電阻均不計(jì)，電阻R已知。【答案】(1)；(2) ；(3)見解析【解析】【分析】【詳解】(1) 閉合電鍵，導(dǎo)體棒在安培力的作用下開始運(yùn)動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得通過導(dǎo)體棒的電流減小，安培力減小，加速度減小，當(dāng)加速度為0時(shí)，速度達(dá)到最大值，之后做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)相等。之后導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得通過導(dǎo)體棒的電流減小，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，電路中電流為0，因此在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中，電路中的電流只有在閉合電鍵瞬間等于，之后逐漸減小到0。有一金屬棒靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，金屬棒及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直軌道平面豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。(1)求金屬棒的質(zhì)量 m ；(2)當(dāng)力F 達(dá)到某一值時(shí)，保持F 不再變化，金屬棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)3s，測(cè)得在這 3s 內(nèi)金屬棒的位移 s= m，求這段時(shí)間內(nèi)電阻R 消耗的電能。時(shí)將F=求出金屬棒做變加速運(yùn)動(dòng)的起始時(shí)間為t=6s（該時(shí)間即為勻加速持續(xù)的時(shí)間）該時(shí)刻金屬棒的速度為這段時(shí)間內(nèi)電阻R消耗的電能6．如圖，水平面（紙面）內(nèi)同距為的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t＝0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)．時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)．桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為．重力加速度大小為g．求（1）金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小；（2）電阻的阻值．【答案】 ； R=【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：ma=Fμmg ①設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v=at0 ②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為:E=Blv ③聯(lián)立①②③式可得: ④（2）設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿的電流為I，根據(jù)歐姆定律：I= ⑤式中R為電阻的阻值．金屬桿所受的安培力為： ⑥因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：F–μmg–f=0 ⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得: R=7．如圖甲所示，在一對(duì)平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R＝4Ω的定值電阻，兩導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)。求：（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ；（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；（3）若靠近電阻處到底端距離為20m，ab棒在下滑至底端前速度已達(dá)10m/s，求ab棒下滑的整個(gè)過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。已知兩磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。導(dǎo)體棒ab和金屬框單位長(zhǎng)度電阻r=1Ω/m，g=10m/s2，求(1)兩磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？(2)金屬框剛離開磁場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多大？(3)金屬框下方?jīng)]有磁場(chǎng)時(shí)，棒的最大速度是多少？【答案】(1)1T(2)(3)【解析】【詳解】(1)由題意知，導(dǎo)體棒ab接入電路的電阻為與定值電阻R相等，故金屬框由靜止釋放到剛進(jìn)入磁場(chǎng)過程重金屬導(dǎo)軌回路產(chǎn)生的總熱量為此過程由動(dòng)能定理得解得v=金屬框的總電阻為金屬框在磁
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