发布时间 : 星期四 文章2020届高考物理课标版二轮习题：专题四第10讲 应用“三大观点”解决电磁感应综合问题 含解析更新完毕开始阅读3faa3ecbe209581b6bd97f19227916888586b95e
高三物理专题复习
????2??2此方程与一次函数y=kx+b类似,其斜率k=由图像可以得到直线的斜率k=2,故B=√(3)从图像求得直线方程为v=2F-4 类比v=
????2??
2F-
??????2=1 T
????2??
2 f,得
????2??
2=2,
????2??2 f=4
故摩擦力f=2 N
冲刺提分作业B
1.(2019福建厦门模拟)如图所示,MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r=0.5 m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接,M、P端连接定值电阻R,质量M=2 kg的cd绝缘杆垂直静止在水平导轨上,在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场,现有质量m=1 kg的ab金属杆以初速度v0=12 m/s水平向右与cd绝缘杆发生正碰后,进入磁场并最终未滑出,cd绝缘杆则恰好通过半圆导轨最高点,不计其他电阻和摩擦,ab金属杆始终与导轨垂直且接触良好,取g=10 m/s2,求:(不考虑cd杆通过半圆导轨最高点以后的运动)
(1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v; (2)电阻R产生的焦耳热Q。
答案 (1)√5 m/s (2)2 J
解析 (1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时,由牛顿第二定律有
Mg=M?? 解得v=√5 m/s
(2)碰撞后cd绝缘杆滑至最高点的过程中,由动能定理有
2
-2Mgr=2Mv2-2M??2
??2
11
解得碰撞后cd绝缘杆的速度v2=5 m/s
两杆碰撞过程,动量守恒,取向右为正方向,则有
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mv0=mv1+Mv2
解得碰撞后ab金属杆的速度v1=2 m/s ab金属杆进入磁场后,由能量守恒定律有
2
Q=2m??1
1
解得Q=2 J
2.如图甲所示,倾斜放置的两根足够长的光滑金属导轨与水平面间的夹角为θ,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接,质量为m的金属杆垂直放在导轨上,金属杆与导轨的电阻忽略不计,空间存在垂直导轨所在平面向上的匀强磁场。现用平行于斜面的恒力F沿斜面向上由静止拉金属杆,运动过程中杆始终与导轨垂直且接触良好,杆最终做匀速运动。当改变恒力F的大小时,杆最终做匀速运动的速度v也会变化,v与恒力F的关系如图乙所示。取重力加速度g=10 m/s。
(1)分析说明金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.4 kg,L=0.5 m,R=0.5 Ω,求磁感应强度大小B和θ。
2
答案 (1)加速度减小的加速运动 (2)1 T 30°
解析 (1)金属杆由静止开始运动后,受到重力、支持力、沿斜面向下的安培力和恒力F的作用,由牛顿第二定律有
F-mg sin θ-F安=ma 而F安=BIL,I=
??????0
??
可知随着速度的增大,安培力增大,所以金属杆在匀速运动之前做加速度减小的加速运动
(2)设金属杆运动过程中某时刻的速度为v,则 金属杆切割磁感线产生的感应电动势E=BLv 回路中的电流I=?? 则金属杆受到的安培力F
??2??2v
安=IBL=??
??
当金属杆匀速运动时受到的合力为零
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F-mg sin θ-F安=0 所以有v=
????2??2(F-mg sin θ)
由题图乙可以得到图线的斜率 k=2 m·s-1·N-1 对应有k=
????
22,解得
??
B=√
??????2=1 T
由题图乙可知图线的截距为2 N 对应有mg sin θ=2 N 解得θ=30°
3.(2019山东淄博二模)如图所示,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场方向水平向左,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。重力加速度为g,求:
(1)导轨刚开始运动时拉力F的大小;
(2)导轨运动时间足够长后拉力F的渐近值及整个过程中拉力F的最大值; (3)若某一过程中导轨动能的增加量为ΔEk,导轨克服摩擦力做功为W,求回路产生的焦耳热。
答案 (1)μmg+Ma (2)μmg+Ma
??2??2aμmg+Ma+(μ+1) 2√????0a??????Δ??k
??????
(3)-
解析 (1)导轨刚开始运动时,根据牛顿第二定律可知
对导轨有F-μmg=Ma 解得F=μmg+Ma (2)导轨运动以后 v=at
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1
2
s=2at Rx=R0·2s I=??+??
??
??????
F安=BIL 得F
??2??2at
安=??+??0a??2对导轨由牛顿第二定律有F-F滑-F安=Ma 又有F滑=μ(F安+mg) 联立可得
??2??2atF=μmg+Ma+(μ+1) ??+??0a??2分析可知当t趋于无穷大时,F=μmg+Ma 当
????2??2at=√??a时,Fmax=μmg+Ma+(μ+1) 2√????0a0
(3)对导轨在加速过程中由动能定理知 Mas=ΔEk
k
则s=????
Δ??
又W=μ(mg+
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