高考专题精校解析Word版---物理冲刺大题精做13 电磁感应中的动力学和能量问题(教师版)
8页1、高考物理冲刺卷1【衡水模拟】如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上,导轨平面与水平面的夹角为,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板。R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。(1)调节RxR,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v;(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m,带电量为q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。【解析】(1)对ab匀速下滑时:Mgsin BIl解得通过棒的电流为:IMgsinBl由IBlvR+Rx 联立解之得: v2MgRsinB2l2。(2)对板间粒子有:qUd mg根据欧姆定律得RxUI 联立解之得:RxmBldqMsin。2【2017江苏】如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻。质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v。导轨和金属杆的电阻不
2、计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P。【解析】(1)感应电动势 EBdv0 感应电流IER解得IBdv0R(2)安培力 FBId牛顿第二定律 Fma来源:学科网解得aB2d2v0mR(3)金属杆切割磁感线的速度vv0-v,则感应电动势 EBd(v0-v) 电功率PE2R 解得PB2d2(v0-v)2R模拟精做1【江苏联考】如图1所示,两条相距d1 m的平行光滑金属导轨位于同一水平面内,其左端接一阻值R9 的电阻,右端放置一阻值r1 、质量m1 kg的金属杆,开始时,与MP相距L4 m。导轨置于竖直向下的磁场中,其磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示。给金属杆施加一向右的力F(F未知),使02 s内杆静止在NQ处。在t2 s时杆开始做匀加速直线运动,加速度大小a1 m/s,6 s末力F做的功为30 J。求:(g取10 m/s)(1)杆静止时,杆中感应电流的大小I和方向;(2)杆在t6 s末受到的力F的大小(
3、3)06 s内杆上产生的热量。【解析】(1)在02 s内,由电磁感应定律得E1tLdBt8 V由闭合电路欧姆定律得I1E1R+r0.8 A,方向NQ(2)杆做匀加速直线运动的时间为t4 s6 s末杆的速度vat4 m/s由电磁感应定律得E2Bdv16 V由闭合电路欧姆定律得I2E2R+r1.6 A在运动过程中杆受到的安培力FABI2d6.4 N对杆运用牛顿第二定律,有:FFAma解得:F7.4 N(3)02 s内系统产生的焦耳热Q1I1(R+r)t12.8 J26 s内,根据能量守恒定律有:WQ2+12mv2系统产生的热量Q2W-12mv222J则06 s内系统产生的总热量QQ1+Q234.8 J故06 s内杆上产生的热量Q杆rR+rQ11034.8J3.48J2【宁夏模拟】如图所示,光滑平行轨道abcd的水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,bc段轨道宽度是cd段轨道宽度的2倍,bc段轨道和cd段轨道都足够长,将质量相等的金属棒P和Q分别置于轨道上的ab段和cd段,且与轨道垂直。Q棒静止,让P棒从距水平轨道高为h的地方由静止释放,求:(1)P棒滑至水平轨道瞬间的速度大小;(2)P棒和Q棒
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