2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 突破全國卷9 突破訓(xùn)練 電磁感應(yīng)中的力學(xué)綜合問題的求解 新人教版.doc
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電磁感應(yīng)中的力學(xué)綜合問題的求解【突破訓(xùn)練】1如圖所示,一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m,左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg,電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上,整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T金屬棒在水平向右的外力作用下,由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動,當(dāng)金屬棒的位移x9 m時撤去外力,棒繼續(xù)運動一段距離后停下來,已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計,金屬棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求:(1)金屬棒在勻加速運動過程中,通過電阻R的電荷量q;(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2;(3)外力做的功WF.解析:(1)設(shè)金屬棒勻加速運動的時間為t,回路的磁通量的變化量為,回路中的平均感應(yīng)電動勢為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律得其中Blx設(shè)回路中的平均電流為I,由閉合電路歐姆定律得則通過電阻R的電荷量為qt聯(lián)立式,得q代入數(shù)據(jù)得q4.5 C.(2)設(shè)撤去外力時金屬棒的速度為v,對于金屬棒的勻加速運動過程,由運動學(xué)公式得v22ax設(shè)金屬棒在撤去外力后的運動過程中克服安培力所做的功為W,由動能定理得W0mv2撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2W聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J(3)由題意知,撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221,可得Q13.6 J在金屬棒運動的整個過程中,外力F克服安培力做功,由功能關(guān)系可知WFQ1Q2由式得WF5.4 J.答案:(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J2(2018石家莊質(zhì)檢)如圖甲所示,兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ被固定在水平面上,導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.6 m,兩導(dǎo)軌的左端用導(dǎo)線連接電阻R1及理想電壓表V,電阻為r2 的金屬棒垂直于導(dǎo)軌靜止在AB處;右端用導(dǎo)線連接電阻R2,已知R12 ,R21 ,導(dǎo)軌及導(dǎo)線電阻均不計在矩形區(qū)域CDFE內(nèi)有豎直向上的磁場,CE0.2 m,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示開始時電壓表有示數(shù),當(dāng)電壓表示數(shù)變?yōu)榱愫螅瑢饘侔羰┘右凰较蛴业暮懔,使金屬棒剛進(jìn)入磁場區(qū)域時電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉淼闹?,金屬棒在磁場區(qū)域內(nèi)運動的過程中電壓表的示數(shù)始終保持不變求:(1)t0.1 s時電壓表的示數(shù);(2)恒力F的大?。?3)從t0時刻到金屬棒運動出磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的熱量解析:(1)設(shè)磁場寬度為dCE,在00.2 s的時間內(nèi),有Eld0.6 V此時,R1與金屬棒并聯(lián)后再與R2串聯(lián)RR并R21 1 2 UR并0.3 V.(2)金屬棒進(jìn)入磁場后,R1與R2并聯(lián)后再與r串聯(lián),有I0.45 AFABIl1.000.450.6 N0.27 N由于金屬棒進(jìn)入磁場后電壓表的示數(shù)始終不變,所以金屬棒做勻速運動,所以恒力F的大小FFA0.27 N.(3)在00.2 s的時間內(nèi)有Qt0.036 J金屬棒進(jìn)入磁場后,有Rr EIR1.2 VEBlv,v2.0 m/st s0.1 sQEIt0.054 JQ總QQ0.036 J0.054 J0.09 J.答案:(1)0.3 V(2)0.27 N(3)0.09 J3(2015高考天津卷)如圖所示,“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m,相鄰各邊互相垂直,且處于同一豎直平面內(nèi),ab邊長為l,cd邊長為2l,ab與cd平行,間距為2l.勻強(qiáng)磁場區(qū)域的上下邊界均水平,磁場方向垂直于線框所在平面開始時,cd邊到磁場上邊界的距離為2l,線框由靜止釋放,從cd邊進(jìn)入磁場直到ef、pq邊進(jìn)入磁場前,線框做勻速運動,在ef、pq邊離開磁場后,ab邊離開磁場之前,線框又做勻速運動線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi),且ab、cd邊保持水平,重力加速度為g.求:(1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場時的幾倍;(2)磁場上下邊界間的距離H.解析:(1)設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,cd邊剛進(jìn)入磁場時,線框做勻速運動的速度為v1,cd邊上的感應(yīng)電動勢為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律,有E12Blv1設(shè)線框總電阻為R,此時線框中電流為I1,由閉合電路歐姆定律,有I1設(shè)此時線框所受安培力為F1,有F12I1lB由于線框做勻速運動,其受力平衡,有mgF1由式得v1設(shè)ab邊離開磁場之前,線框做勻速運動的速度為v2,同理可得v2由式得v24v1.(2)線框自釋放直到cd邊進(jìn)入磁場前,由機(jī)械能守恒定律,有2mglmv線框完全穿過磁場的過程中,由能量守恒定律,有mg(2lH)mvmvQ由式得H28l.答案:(1)4倍(2)28l4如圖所示,質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab,垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板,R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值,不計其他電阻(1)調(diào)節(jié)RxR,釋放導(dǎo)體棒,當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時,求通過導(dǎo)體棒的電流I及導(dǎo)體棒的速率v.(2)改變Rx,待導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后,將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒水平射入金屬板間,若它能勻速通過,求此時的Rx.解析:(1)對勻速下滑的導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖所示導(dǎo)體棒所受安培力F安BIl導(dǎo)體棒勻速下滑,所以F安Mgsin 聯(lián)立式,解得I導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBlv由閉合電路歐姆定律得I,且RxR,所以I聯(lián)立式,解得v.(2)由題意知,其等效電路圖如圖所示由圖知,平行金屬板兩板間的電壓等于Rx兩端的電壓設(shè)兩金屬板間的電壓為U,因為導(dǎo)體棒勻速下滑時的電流仍為I,所以由歐姆定律知UIRx要使帶電微粒勻速通過,則mgq聯(lián)立式,解得Rx.答案:(1)(2)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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