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【20-21秋】高二物理目標985班第14講電磁感應(yīng)的能量問題答案模塊2:單桿例題1如圖所示,光滑的金屬導體框豎直放置,質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好,磁感應(yīng)強度分別為、的有界勻【20-21秋】高二物理目標985班第14講電磁感應(yīng)的能量問題答案模塊2:單桿例題1如圖所示,光滑的金屬導體框豎直放置,質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好,磁感應(yīng)強度分別為、的有界勻強磁場方向相反,但均垂直于框架平面,分別處在abcd和cdef區(qū)域?,F(xiàn)從圖示位置由靜放金屬棒 ,金屬棒進入磁場區(qū)域abcd后恰好做勻速運動。下列說法正確的有)若B2B1,則金屬棒進入cdefB1,則金屬棒進入cdefB1,則金屬棒進入cdefB1,則金屬棒進入cdef=<>若若【答案】BC【解析】解:若B2=B1,金屬棒進入B2反向,大小也沒有變,故金屬棒進入B區(qū)域后,mg=0,仍將保持勻速下滑,A2R若B2<B1,金屬棒進入B2F=BIL=BBLvL=B2L2v知,mg>0,金屬棒進入B2RRR同理,若B>B,金屬棒進入B區(qū)域后mg<0,可能先減速后勻速下滑,故D 2R故選:BCD例題模塊1:學習1MNPQ是一個足夠長的處于豎直平面內(nèi)固定的金屬框架,框架的寬度為L,電阻忽略不計。ab是一根質(zhì)量為m,電阻為R的導體棒,能緊貼框架1MNPQ是一個足夠長的處于豎直平面內(nèi)固定的金屬框架,框架的寬度為L,電阻忽略不計。ab是一根質(zhì)量為m,電阻為R的導體棒,能緊貼框架無摩擦下滑,整個框架處于垂直紙面向里、磁感應(yīng)強度為的勻強磁場中。導體棒ab由靜止開始下落至達到最大速度所用時間為t,下落高度為h。g為重力加速度。在下落過程中導體棒)B2最大速度小于tB2【答案】B解:A、當a=0時速度最大,此時F安=mg;vmaxB2B、對導體棒ab受力分析可知,導體棒ab受重力和安培力的作用;由牛頓第二定mgF安=ma,當F安=0時,加速度最大,amax=g,故B正確1圖形面積之間的關(guān)系可得:h>2vmt,解得:vm t,故C正確D、由圖象可知,假設(shè)導體棒ab一直做加速度為g的勻加速運動,由靜止開始下落至達到最大 的時間為t1 =B2L2,小于圖象中的時間t,故D項錯誤g故選:BC例題1如圖所示,豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保直,棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi),力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()電阻R【答案】1如圖所示,豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保直,棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi),力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()電阻R【答案】【解析】解:ABC、棒受重力G、拉力F和安培力F安的作用。由動能定理得:WF+WG+W=得WF+W安=ΔEk+達標檢測1MN、PQ平行放置,且都傾斜著與水平面成夾角θM、之間接有電阻R,不計其他電阻。導體棒ab從導軌的最底端沖上導軌,當沒有磁場時,ab上升的;若存在垂直于導軌平面的勻強磁場時,ab上升的最大高度為h。在兩次運動過程中ab都與導高度為持垂直,且初速度都相等。關(guān)于上述情景,下列說法正確的是)兩次上升的最大高度相比較為H<C有磁場時,電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為1mv02D有磁場時,ab上升過程的最小加速度為gsin【答案】能,所以h<H。故A錯誤。C、設(shè)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q1mv02=Q能,所以h<H。故A錯誤。C、設(shè)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q1mv02=Q+mgh,則Q<mv0。故C212Dgsinθ根據(jù)牛頓第二定律,知加速度大于gsinθ。所以上升過程的最小加速度為gsinθ。故D正確。故選D達標檢測1如圖所示,固定在水平面上的光滑平行金屬導軌,間距為L,右端接有阻值為R的電阻,空間存在方向列說法中正確的是)導體棒開始運動的初始時刻導體棒兩端的電壓U=C.導體棒開始運動后速度第一次為零時,系統(tǒng)的彈性勢能Ep=1mv02D.在金屬棒整個運動過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=1mv04【答案】B、初始時刻,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv0U=1E=1BLv0,故B錯誤 Ep<1mv02,故C錯誤21D、最終金屬棒靜止在初始位置,根據(jù)能量守恒定律知,整個回路產(chǎn)生的熱量為Q總 211阻R上產(chǎn)生的熱量Q=4v02故選:D例題1d,其左端接有阻值為R觸良好,導體棒與軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ。導體棒在水平向右、垂直于導體棒的恒力F作用下,從靜路的電阻為r,軌11阻R上產(chǎn)生的熱量Q=4v02故選:D例題1d,其左端接有阻值為R觸良好,導體棒與軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ。導體棒在水平向右、垂直于導體棒的恒力F作用下,從靜路的電阻為r,軌道電阻不計,重力加速度大小為g,在這一過程中)R+A流過電阻R導體棒運動的平均速度為(F?μmgR+2B2.【答案】AEA、流過電阻R的電荷量為q=IΔt ΔtR+Δt(R+r)ΔtR+(F?μmg)(R+B、導體棒達到最大速度時滿足:F+μmg,解得vmR+B2 (F?μmgR+r),力F作用下做加速度減小的變加速運動,故導體棒運動的平均速度 22B2模塊3:線框達標檢測如圖所示,一金屬線框中,在進入磁場的過程中,可能發(fā)生的情況是)A.線框做加速運動,加速度a<【答案】AB【解析】設(shè)線框bc邊長為L,整個線框的電阻為R,進入磁場時的速度為A.線框做加速運動,加速度a<【答案】AB【解析】設(shè)線框bc邊長為L,整個線框的電阻為R,進入磁場時的速度為v,此時感應(yīng)電動勢為E=BLvB2R=框中的感應(yīng)電流為IF2gh如果F=mg如果F安<mg,線框?qū)⒓铀龠M入磁場,但隨著速度的增大,F(xiàn)安增大,加速度減小,故進入磁場的過程是變加速運動,且ag如果F安>mF安其運動特點是由其所處高度h決定的(對于確定的線圈),A、B、C三種情況均有可能,但情況D絕無可例題中1、2位置時的速率按時間順序依次為v1、v2、v3和v4,則可以確定)v1<v2<v3<v4<【答案】【解析】解:由于線框在向上運動過程中做減速運動,所以v1>v2,選項A由于線框完全進入磁場后磁通量不發(fā)生變化,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,機械能守恒,所以v2v3,選項B錯與重力的大小就無法確定,不能確定線框做何種運動,無法比較v3、v4,所以選項C錯誤;由于整個過程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機械能減少,所以v4<v1,選項D例題1與重力的大小就無法確定,不能確定線框做何種運動,無法比較v3、v4,所以選項C錯誤;由于整個過程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機械能減少,所以v4<v1,選項D例題1線框上、下邊始終與磁場的邊界平行。t=0時刻導線框的上邊恰好與磁場的下邊界重合(圖中位置Ⅰ),導線框的速度為。經(jīng)歷一段時間后,當導線框的下邊恰好與磁場的上邊界重合時(圖中位置Ⅱ),導線框速度剛好為零。此后,導線框下落,經(jīng)過一段時間回到初始位置Ⅰ。則)【答案】 解:上升過程中,加速度a=g ,速度由v減小到0,加速度逐漸減小,A錯10BL2下降過程中,加速度a=g,速度由0增大到v,由能量守恒可分析v<v21 例題1abcd豎直放置,其下方有一磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域,該區(qū)域的上邊m,總電阻為R?,F(xiàn)無初速度地釋放線框,在下落過程中線框所在平面始終與磁場垂直,且線框的ad終保持水平。重力加速度為g。若線框恰好勻速進入磁場,則下列結(jié)論正終保持水平。重力加速度為g。若線框恰好勻速進入磁場,則下列結(jié)論正確的是) bc邊剛進入磁場時,線框受安培力的大小等于B2B.bc邊剛進入磁場時,線框的速度大小等2B4C.ad+2B4+D.ad【答案】AB線框進入磁場后做勻速運動,說明線框在磁場中受力平衡,即F安=mg,聯(lián)立F安==,E=BLv,可得v=mgR,選項AB正確;從線框開始下落到adB2從bc邊進入磁場到ad邊穿入磁場的過程中線框產(chǎn)生熱量,根據(jù)功能關(guān)系,產(chǎn)生的熱量等于損失能,即mgh,選項C錯誤;bc邊未進入磁場之前,線框重力做功等于線框增加的m3g22B4,則從線框開始下落到ad邊進入磁場的整個過程線框重力做功等于線框增加的2與線框產(chǎn)生的熱量之和,即1mv2+mgh2m3g22B4+模塊4:當堂模塊5:高考例題1如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為θ,上端接有定值電阻R,勻強此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導體棒最終以2v的速度勻速運動。導體棒始終與導軌垂直且接觸良好,不計導軌和導體棒的電阻,重力加速度為g。下列選項正確的 P=2mgvsinP=3mgvsin當導體棒速度達到v時加速度大小為gsin P=2mgvsinP=3mgvsin當導體棒速度達到v時加速度大小為gsin22D.在速度達到2v以后勻速運動的過程中,R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力【答案】A 當導體棒第一次勻速運動時,沿導軌方向:mgsinθ R沿導軌方向:F+mgsinθ,即F=mgsinθ,此時拉力FRP=F×2v=2mgvsinθ,選項A正確,B1=ma,解得a=2gsinθ,選項C2導體棒的速度達到2v以后,拉力與重力的合力做功全部轉(zhuǎn)化為R上產(chǎn)生的焦耳熱,選項D錯誤模塊6:隨堂隨堂題1兩根足夠長的平行金屬導軌傾斜放置,導軌下端接有定值電阻R給金屬棒ab一平行于導軌的初速度v,使金屬棒保持與導軌垂直并沿導軌向上運動,經(jīng)過一段時間金屬回到原位置。不計導軌和金屬棒的電阻,在這一過程中,下列說法正確的是)隨堂【答案】A【解析】解:由右手定則可知,金屬棒上滑時棒中的電流方向由b到a,A正確;金屬棒滑動時,由于機械能熱能的轉(zhuǎn)化使機械能減少,故金屬棒回到原位置時速度小于v,B錯誤【答案】A【解析】解:由右手定則可知,金屬棒上滑時棒中的電流方向由b到a,A正確;金屬棒滑動時,由于機械能熱能的轉(zhuǎn)化使機械能減少,故金屬棒回到原位置時速度小于v,B錯誤;設(shè)金屬導軌與金屬棒之間的f動摩擦力為f,金屬棒的質(zhì)量為m,上滑到最高點時,金屬棒的加速度為=gsinθmB? B2L2vE =gsinθ /,C錯誤;由q=I?Δt ?Δt,又E=上上下 Rq=B?ΔS,因上、下滑動兩過程中ΔS相等,故兩階段中通過棒中的電荷量相等,DR隨堂題1如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行不計電阻的金屬導軌,處于磁場方向垂直導軌平面向下且磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。將金屬桿ab垂直放在導軌上,桿ab由靜止釋放下滑距離x時達到最大速度。已知金屬桿質(zhì)量為m,定值電阻以及金屬桿的電阻均為R,重力加速度為g,金屬桿與導軌接觸良好。列說法正確的是)回路產(chǎn)生abQNa方向的感應(yīng)電g金屬桿ab下滑的最大加速度大小cosC金屬桿ab下滑的最大速度大小為mgRθB2金屬桿從開始運動到速度最大時,桿產(chǎn)生的焦耳熱為1mgxsinθ2B4【答案】AabQNa方向的感應(yīng)電流,故A正確B、設(shè)ab金屬桿下滑到某位置時速度為v,則此時金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv感應(yīng)電流為:I,金屬桿所受的安培力為:F=ILBmgsinθ=ma,當v=0時金屬桿的加速度最大,最大加速度為 =gsinθ,方向沿導m2mgRsinθ,方向沿導C、由上知,當金屬桿的加速度a=0時,速度最大,最大速度為 mB21D、ab金屬桿從靜止開始到最大速度過程中,根據(jù)能量守恒定律有:mgxsinθQ總+m2vm211屬桿產(chǎn)生的焦耳熱,所以1D、ab金屬桿從靜止開始到最大速度過程中,根據(jù)能量守恒定律有:mgxsinθQ總+m2vm211屬桿產(chǎn)生的焦耳熱,所以得?桿=Q2桿=mgxsin2B4隨堂題1如圖甲所示,abdm,電阻為R線框的下方有一勻強磁場區(qū)域,MN和M′N′是勻強磁場區(qū)域的水平邊界,并與線框的b邊平行,磁場方向與線框平面垂直?,F(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落,圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強磁場區(qū)域瞬間的速度?時間圖象,圖象中坐標軸上所標出的字母均為已知量,重力加速度為g()金屬線框初始位置的bc邊到邊界MN的高度為v1金屬線框的邊長為v1(t2?t12
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