专题13 电磁感应综合问题(第03期)-2019年高三物理二模、三模试题分项解析 Word版含解析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/24 22:14:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

专题13 电磁感应综合问题

-2019年高三二模、三模物理试题分项解析(III)

1.(19分) (2019湖南娄底二模)如图所示,间距为L的水平平行金属导轨上连有一定值电阻,阻值为R,两质量均为m的导体棒ab和cd垂直放置在导轨上,两导体棒电阻均为R,棒与导轨间动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个导轨处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B。现用某一水平恒力向右拉导体棒ab使其从静止开始运动,当棒ab匀速运动时,棒cd恰要开始滑动,从开始运动到匀速的过程中流过棒ab的电荷量为q,(重力加速度为g)求:

(1)棒ab匀速运动的速度大小;

(2)棒ab从开始运动到匀速运动所经历的时间是多少?

(3)棒ab从开始运动到匀速的过程中棒ab产生的焦耳热是多少? 【名师解析】

(1)设棒ab速度为v,则棒ab中的感应电流I=

BLv2BLv= ①(1分) R3RR+

2

棒cd中的感应电流为= ②(1分)

23RIBLvB2L2vcd受安培力F1=B()L= ③(1分)

23RIB2L2v当棒cd恰要滑动时,F1=μmg,即=μmg ④(1分)

3R3μmgR得v=22 ⑤(1分)

BL即为棒ab的匀速速度。

(2)设棒ab受恒定外力为F,匀速运动时棒ab中的电流为I, 棒ab所受安培力为F2=BIL ⑥(1分) 对棒cd:F1=B()L=μmg ⑦

2

棒ab:F=F2+μmg=2F1+μmg ⑧(1分) 由⑥⑦⑧⑨式得F=3μmg ⑨(1分)

I对棒ab从开始运动到匀速过程,设运动时间为t;

由动量定理:∑(F-μmg)Δt-∑BiLΔt=∑mΔv ⑩(或(F-μmg)t-BIt=mv) 11 而∑iΔt=q ○

2(2分) 故2μmgt-BLq=mv 1○

3mRBLq12式解得t=22+13(1分) 由⑤○ ○

2BL2μmg2BLv(3)棒ab所受安培力为F2=BIL=,设棒ab从开始运动到匀速的过程中位移为x,

3R由动量定理:∑(F-μmg)Δt-∑F2Δt=∑mΔv 2BLvΔt4(2分) (F-μmg)t-∑=mv 1○

3R15 而∑vΔt=x ○

3Rq1314○15得:x= 16(2分) 由⑤⑨○○○

2BL(或q=It=

22

22

BLx2BLx16给4分) t=得○R3Rt(R+)

2

设棒ab此过程克服安培力做功W

12

17(1分) 由动能定理:(F-μmg)x-W=mv ○23μmgqR9μmgR1617得W=18(1分) 由⑤⑨○○- ○44

BL2BL2

9由功能关系知,此过程产生的总焦耳热等于W,根据电路关系有棒ab此过程产生的焦耳热等于Qab=W 1○3(1分)

2μmgqR3μmgR1819得棒ab产生的焦耳热为20(1分) 由○○- ○442322

2322

BLBL(其它解法参照给分) 2.(18分)

(2019贵州毕节三模)如图甲所示,绝缘的水平桌面上铺有两根不计电阻的足够长光滑金属轨道AB、CD,轨道间距为d,其左端接一阻值为R的电阻。一长为L且与导轨垂直的金属棒置于两导轨上,单位长度的电阻为r。在电阻、导轨和金属棒中间有一边长为a的正方形区域,区域中存在垂直于水平桌面向下的均匀磁场,磁感应强度的大小随时间的变化规律如图乙所示,其中坐标值已知。在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界M(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B1,方向垂直于水平桌面向上。某时刻,金属棒在电动机的水平恒定牵引力作用下从静止开始向右运动,在t1时刻恰好以速度v1越过MN,此后向

右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好。求: (1)在t=0到t=t1时间间隔内,电阻R产生的焦耳热;

(2)在时刻t(t>t1)流过电阻R的电流方向、大小和电动机的输出功率。

【名师解析】