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      (人教版)选择性必修二高二物理上册期末复习训练专题7电磁感应中的电路、电荷量问题(2份,原卷版+解析版)

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      (人教版)选择性必修二高二物理上册期末复习训练专题7电磁感应中的电路、电荷量问题(2份,原卷版+解析版)

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      这是一份(人教版)选择性必修二高二物理上册期末复习训练专题7电磁感应中的电路、电荷量问题(2份,原卷版+解析版),文件包含人教版选择性必修二高二物理上册期末复习训练专题7电磁感应中的电路电荷量问题原卷版docx、人教版选择性必修二高二物理上册期末复习训练专题7电磁感应中的电路电荷量问题解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共34页, 欢迎下载使用。
      【核心素养目标】
      知识点一 电磁感应中的电路问题
      【重难诠释】
      处理电磁感应中电路问题的一般方法
      1.明确哪部分电路或导体产生感应电动势,该部分电路或导体相当于电源,其他部分是外电路.
      2.画等效电路图,分清内、外电路.
      3.用法拉第电磁感应定律E=neq \f(ΔΦ,Δt)或E=Blvsin θ确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向.注意在等效电源内部,电流方向从负极流向正极.
      4.运用闭合电路的欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式求解.
      【典例精析】
      例1.如图甲所示,一个圆形线圈匝数n=1 000匝、面积S=2×10-2 m2、电阻r=1 Ω,在线圈外接一阻值为R=4 Ω的电阻.把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示.求:
      (1)0~4 s内,回路中的感应电动势;
      (2)t=5 s时,电阻两端的电压U.
      【答案】(1)1 V (2)3.2 V
      【解析】
      (1)根据法拉第电磁感应定律可得E=neq \f(ΔΦ,Δt)=neq \f(ΔB,Δt)S
      由题图乙可知,0~4 s内,eq \f(ΔB,Δt)=eq \f(0.4-0.2,4) T/s=0.05 T/s
      解得E=1 V.
      (2)由题图乙知,4~6 s内,eq \f(ΔB′,Δt′)=eq \f(0.4,2) T/s=0.2 T/s
      根据法拉第电磁感应定律有E′=neq \f(ΔΦ′,Δt′)=neq \f(ΔB′,Δt′)S=4 V
      根据闭合电路的欧姆定律有I′=eq \f(E′,R+r)=eq \f(4,4+1) A=0.8 A
      则电阻两端的电压U=I′R=0.8×4 V=3.2 V.
      例2.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是( )
      【答案】 B
      【解析】
      磁场中切割磁感线的边相当于电源,外电路可看成由三个相同电阻串联形成,A、C、D选项中a、b两点间电势差的绝对值为外电路中一个电阻两端的电压:U=eq \f(1,4)E=eq \f(Blv,4),B选项中a、b两点间电势差的绝对值为路端电压:U′=eq \f(3,4)E=eq \f(3Blv,4),所以a、b两点间电势差的绝对值最大的是B选项.
      【规律方法】
      1.“电源”的确定方法:“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”,该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”.
      2.电流的流向:在“电源”内部电流从负极流向正极,在“电源”外部电流从正极流向负极.
      知识点二 电磁感应中的电荷量问题
      【重难诠释】
      闭合回路中磁通量发生变化时,电荷发生定向移动而形成感应电流,在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)q=eq \x\t(I)·Δt=eq \f(\x\t(E),R总)·Δt=neq \f(ΔΦ,Δt)·eq \f(1,R总)·Δt=eq \f(nΔΦ,R总).
      由上式可知,线圈匝数一定时,通过某一截面的感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化量决定,与时间无关.
      【典例精析】
      例3.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为d和2d的单匝闭合线框a和b,以相同的速度将线框从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外.若此过程中流过两线框的电荷量分别为Qa、Qb,则Qa∶Qb为( )
      A.1∶4 B.1∶2
      C.1∶1 D.不能确定
      【答案】
      B
      【解析】
      设闭合线框的边长为L,则流过线框的电荷量为Q=IΔt=eq \f(E,R)Δt=eq \f(ΔΦ,RΔt)Δt=eq \f(B·ΔS,R)=eq \f(BL2,R),R=ρeq \f(4L,S横),则Q=eq \f(BS横L,4ρ),则eq \f(Qa,Qb)=eq \f(La,Lb)=eq \f(d,2d)=eq \f(1,2),故选B.
      例4.物理实验中,常用一种叫作“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量.如图所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中,开始时线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可得出被测磁场的磁感应强度为( )
      A.eq \f(qR,S) B.eq \f(qR,nS) C.eq \f(qR,2nS) D.eq \f(qR,2S)
      【答案】C
      【解析】
      由题意知q=eq \x\t(I)·Δt=eq \f(\x\t(E),R)·Δt=eq \f(n\f(ΔΦ,Δt),R)Δt=neq \f(ΔΦ,R)=neq \f(2BS,R),则B=eq \f(qR,2nS),故C正确.
      针对训练
      一、单选题
      1.两根足够长的光滑导轨竖直放置,底端接电阻。将金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与匀强磁场垂直,如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )
      A.释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度
      B.金属棒向下运动时,流过电阻的电流方向为
      C.电路产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
      D.金属棒不会回到初始位置
      【答案】D
      【解析】A.金属棒释放瞬间,速度为零,感应电流为零,由于弹簧处于原长状态,因此金属棒只受重力作用,故其加速度的大小为g,故A错误;
      B.根据右手定则可知,金属棒向下运动时,流过电阻R电流方向为,故B错误;
      C.当金属棒下落到最底端时,重力势能转化为弹性势能和焦耳热,所以电路总热量小于金属棒重力势能的减少,故C错误;
      D.由于运动过程中,金属棒向下运动和向上运动的过程中,安培力做负功,根据能量守恒定律,最终金属棒静止时,弹簧的拉力等于金属棒的重力,则金属棒不会回到原来的位置,停在初位置的下方,故D正确。
      故选D。
      2.如图所示,螺线管匝数匝,横截面积,螺线管导线电阻,电阻,磁感应强度B的图像如图所示(以向右为正方向),下列说法正确的是( )
      A.通过电阻R的电流方向是从A到CB.感应电流的大小保持不变为1.2A
      C.电阻R的电压为4.8VD.C点的电势为3.2V
      【答案】D
      【解析】A.根据楞次定律,结合原磁场的方向向右,且大小增加,可知电阻的电流方向是从C到A,A错误;
      B.根据法拉第电磁感应定律
      感应电流大小为
      即感应电流大小保持不变为0.8A,B错误;
      C.根据欧姆定律,电阻两端的电压为
      C错误;
      D.由上分析知螺线管左端是正极,电阻两端的电压为
      C点的电势为,D正确。
      故选D。
      3.如图所示,闭合矩形导体线圈从静止开始竖直下落,穿过一个匀强磁场区域,此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈边的长度,不计空气阻力,则( )
      A.边刚进入磁场时与边刚穿出磁场时线框中的感应电流的方向相同
      B.线框从上端进入磁场的过程和从下端离开磁场的过程中,通过导体横截面的电量数值相等
      C.从线圈边进入磁场到边穿出磁场的整个过程中,加速度一直等于重力加速度
      D.边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小,与边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等
      【答案】B
      【解析】A.根据右手定则,dc刚进入磁场时线圈内感应电流的方向从d到c,dc边刚穿出磁场时感应电流的方向从c到d,即电流方向相反,故A错误;
      B.根据
      线框从上端进入磁场的过程和从下端离开磁场的过程中,磁通量变化大小相等,则通过导体横截面的电量数值相等,故B正确;
      C.没有感应电流的时候,磁场对线圈没有阻碍作用,此时的加速度等于重力加速度,进入磁场和穿出磁场的过程中,根据楞次定律可知,线圈均受到阻碍下落的安培力,故进入磁场和穿出磁场的过程中加速度小于g,故C错误;
      D.根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得
      边刚进入磁场时与边刚穿出磁场时,若线圈的速度大小不相等,则边刚进入磁场时与边刚穿出磁场时,感应电流的大小不相等,故D错误。
      故选B。
      4.如图所示,等边三角形金属框的一个边与有界磁场边界平行,金属框在外力作用下以垂直于边界的速度匀速进入磁场,则线框进入磁场的过程中,线框中的感应电流i、外力大小、线框中电功率的瞬时值、通过导体某横截面的电荷量与时间的关系可能正确的是( )
      A.B.
      C.D.
      【答案】C
      【解析】A.设为线框原长为L0,则切割磁感线的有效长度为
      感应电流为
      可知,感应电流随时间均匀减小,A错误;
      B.金属框匀速运动,外力与安培力平衡,外力大小为
      可知,外力随时间的图像为曲线,B错误;
      C.电功率为
      可知,电功率随时间减小,且斜率逐渐变小,C正确;
      D.根据
      ,,

      磁场通过线框的有效面积随时间变化关系为

      可知,通过导体某横截面的电荷量随时间增大,且斜率逐渐减小,D错误。
      故选C。
      5.如图所示,平面的第一象限内存在垂直纸面向里的有界匀强磁场,磁场边界与轴成角,边长为的正方形金属框MNPQ中心位于磁场边界上,电阻为R。现使金属框匀速向右运动至完全进入磁场过程中,下列说法正确的是( )
      A.金属框中感应电流的大小和方向都不变
      B.金属框中磁通量的变化率变大
      C.金属框中感应电动势的变化率不变
      D.通过金属框的电荷量为
      【答案】C
      【解析】ABC.金属框运动过程中,根据楞次定律可知金属框磁通量增加,产生的感应电流方向一直为逆时针。只有边和边切割磁感线,若金属框速度为,运动时间为。根据右手定则和电磁感应定律可判断产生的电动势为
      根据几何关系可知
      整理可得
      故感应电动势的变化率为不变。根据
      可知随时间变小,故感应电流大小也随时间变小。根据
      可知磁通量的变化率也随时间减小,故AB错误、C正确;
      D.通过金属框的电荷量为
      故D错误。
      故选C。
      6.abcd是一个用粗细均匀的电阻丝围成的正方形单匝线框,边长为L,每边电阻为R,匀强磁场与线框所在平面垂直,如图所示,磁感应强度大小为B,线框在外力作用下以速度v向右匀速进入磁场,在进入过程中,正确的是( )
      A.d端电势低于c端电势
      B.ad边不受安培力
      C.dc两端电压的大小为
      D.线框受到的安培力方向向右,且大小为
      【答案】C
      【解析】A.根据右手定则可知cd中的电流流向是c到d,即d端为正极,则d端电势高于c端电势,故A错误;
      B.ad边在磁场中的部分受磁场力,在磁场外的部分不受安培力,故B错误;
      C.cd边产生的感应电动势的大小为
      E=BLv
      则dc两端电压为等效电源的路端电压,大小为
      故C正确;
      D.根据左手定则可知线框中受到的磁场力向左,感应电流大小
      安培力大小为
      故D错误。
      故选C。
      7.如图是某电磁弹射技术的简化模型的等效电路,直流电源电动势,超级电容器的电容。两根固定于同一水平面内的光滑平行金属导轨MN、PQ电阻不计,它们的间距。磁感应强度大小的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量、阻值的金属棒ab,垂直搁放在两导轨上处于静止状态,并与两导轨始终保持良好接触。开关S先接1,使电容器完全充电后再将S接至2,金属棒ab开始向右加速运动。当S金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势等于此时电容器两端电压时,金属棒ab达到最大速度,之后便离开导轨。下列说法正确的是( )
      A.开关S先接1,使电容器完全充电后,其电荷量为
      B.开关S接2后,金属棒ab加速运动过程中,加速度保持不变
      C.金属棒ab的加速度最大值为14m/s2
      D.金属棒ab的最大速度为14m/s
      【答案】D
      【解析】A.开关S先接1,使电容器完全充电后,其电压等于电源电动势,其电荷量为
      故A错误;
      B.开关S接2后,金属棒ab加速运动过程中,电容器因放电其电压逐渐减小,金属棒的动生电动势逐渐增大,则两者的电压之差逐渐减小,则流过金属棒的电流逐渐减小,所受的安培力逐渐减小,由牛顿第二定律可知则加速度逐渐减小,故B错误;
      C.当金属棒刚开始运动时,电容器与金属棒的电压之差最大,则电流最大,安培力最大,加速度最大为
      故C错误;
      D.金属棒ab达到最大速度时,加速度为零,有
      对金属棒运动的全过程,由动量定理有
      而电容器放电的电量为
      联立解得
      故D正确。
      故选D。
      8.如图所示,匀强磁场中有a、b两个闭合线圈,它们用同样的导线制成,匝数均为10匝,半径ra = 2rb。磁场方向与线圈所在平面垂直,磁感应强度B随时间均匀增大。两线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,感应电流分别为Ia和Ib,功率分别为Pa和Pb,相同时间通过线圈的电荷量分别为qa和qb,不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是( )
      A.Ea:Eb = 2:1,感应电流均沿顺时针方向B.Ia:Ib = 4:1,感应电流均沿逆时针方向
      C.Pa:Pb = 8:1,感应电流均沿顺时针方向D.qa:qb = 2:1,感应电流均沿逆时针方向
      【答案】D
      【解析】AB.设磁感应强度随时间的变化为k,线圈半径用r表示,由法拉第电磁感应定律有
      可得
      Ea = Nkπra2
      Eb = Nkπrb2

      Ea:Eb = ra2:rb2 = 4:1
      两线圈的电阻用R表示,则两线圈的电阻之比为
      Ra:Rb = 2πra:2πrb = 2:1
      由欧姆定律可知
      根据楞次定律可知,因磁感应强度B随时间均匀增大,则感应电流均沿逆时针方向,AB错误;
      C.由功率公式P = UI,可知
      Pa:Pb = EaIa:EbIb = 8:1
      由于感应电流沿逆时针方向,C错误;
      D.根据公式q = It,可知
      qa:qb = Ia:Ib = 2:1
      由于感应电流沿逆时针方向,D正确。
      故选D。
      二、多选题
      9.如图所示,在光滑水平面上,有竖直向下的匀强磁场,分布在宽度为L的区域内,两个边长均为a(a < L)的单匝闭合正方形线圈甲和乙,分别用相同材料不同粗细的导线绕制而成,且导线的横截面积S甲:S乙 = 1:3。将线圈置于光滑水平面上且位于磁场的左边界,并使两线圈获得大小相等、方向水平向右的初速度,若甲线圈刚好能滑离磁场,则( )
      A.乙线圈也刚好能滑离磁场
      B.两线圈进入磁场过程中通过导线横截面积电量相同
      C.两线圈完全进入磁场后速度相同
      D.甲线圈进入磁场过程中产生热量Q1与乙线圈进入磁场过程中产生热量Q2之比为
      【答案】ACD
      【解析】A.设线圈的密度为ρ1,线圈的质量
      m = 4aSρ1
      设两线圈的初速度为v0,刚进入磁场时所受的安培力为
      根据牛顿定律可知此时的加速度
      可知,线圈进入磁场的加速度与线圈的截面积无关,故乙线圈也刚好能滑离磁场,A正确;
      B.两线圈进入磁场过程中通过导线横截面积电量
      故由于两线圈的横截面积不同,故两线圈进入磁场过程中通过导线横截面积电量不相同,B错误;
      C.根据选项A可知a与S无关,则两个线圈进入磁场的过程,任意时刻加速度相同,同理离开磁场的过程任意时刻的加速度也相同,运动情况完全相同,且两个线圈进入磁场过程的初速度相同,则末速度应该分别相等,C正确;
      D.由
      m = 4aSρ1
      S甲:S乙 = 1:3
      可知甲乙线圈的质量之比为
      m甲:m乙 = 1:3
      设甲、乙线圈的初速度为v0,完全进入磁场时的速度为v,根据能量守恒定律,甲线圈进入磁场过程中产生热量
      乙线圈进入磁场过程中产生热量
      可得
      D正确。
      故选ACD。
      10.如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,与水平面夹角α=30°,导轨宽度L=1m,导体棒ab垂直于导轨放置,且接触良好,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0T。已知导体棒ab质量m=0.02kg,电容器电容为C=0.02F,耐压值足够大,定值电阻R=200Ω,重力加速度g=10m/s²,导体棒和导轨电阻不计。t=0时开关接1,导体棒ab由静止释放,t=2s时开关接2,下列说法正确的是( )
      A.t=2s时,导体棒ab的速度为2.5m/s
      B.t=2s时,电容器储存的电场能为0.16J
      C.开关接2瞬间,导体棒ab的加速度为3m/s²
      D.开关接2至导体棒ab达到最大速度的过程中,通过电阻R的电荷量为0.02C
      【答案】BC
      【解析】A.设在△t时间内,金属棒速度变化为△v,金属棒产生的感应电动势变化
      △E=BL△v
      电容器两极板电压变化
      △U=BL△v
      电容器所带电荷量变化
      △q=C△U=CBL△v
      金属棒中的电流
      对金属棒,由牛顿第二定律有
      解得
      t=2s时,导体棒ab的速度为
      故A错误;
      B.t=2s时,电容器储存的电场能
      故B正确;
      C.开关接2瞬间,对导体棒ab有
      , ,
      解得
      故C正确;
      D.ab达到最大速度
      , ,
      解得
      根据能量守恒,如果没有克服安培力做功
      解得
      通过电阻R的电荷量为
      实际上,克服安培力做功,下滑位移更大,则通过的电量更大,故D错误。
      故选BC。
      11.2022年6月17日,我国第三艘航母福建舰正式下水,如图甲所示,福建舰配备了目前世界上最先进的电磁弹射系统。电磁弹射系统的具体实现方案有多种,并且十分复杂。一种简化的物理模型如图乙所示,电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连。电源的电动势E=6V,内阻不计。两条足够长的导轨相距L=0.2m且水平放置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下,电容器的电容C=10F。现将一质量为m=0.1kg,电阻R=1Ω的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内,分别与两导轨良好接触。将开关K置于a让电容器充电,充电结束后,再将K置于b,金属滑块会在电磁力的驱动下运动。不计导轨和电路其他部分的电阻,不计电容器充、放电过程中电磁辐射和导轨产生的磁场对滑块的作用,忽略金属滑块运动过程中的一切摩擦阻力。下列说法正确的是( )
      A.开关K置于b后,金属块先做加速运动、后做减速运动
      B.开关K置于b的瞬间,金属滑块的加速度大小为6m/s2
      C.开关K置于b后,金属滑块获得的最大速度大小为30m/s
      D.开关K置于b后,电容器最终带电量为零
      【答案】BC
      【解析】B.开关K置于b的瞬间,流过金属滑块的电流为
      以金属滑块为研究对象,根据牛顿第二定律
      解得
      故B正确;
      AC.金属滑块运动后,切割磁感线产生电动势,当电容器电压与滑块切割磁感线产生电动势相等时,滑块速度不再变化,做匀速直线运动,此时速度达到最大。设金属滑块加速运动到最大速度时两端电压为U,电容器放电过程中的电荷量变化为,放电时间为,流过金属滑块的平均电流为I,在金属块滑动过程中,由动量定理得
      由电流的定义
      由电容的定义
      电容器放电过程的电荷量变化为


      金属滑块运动后速度最大时,根据法拉第电磁感应定律可得
      联合解得
      故A错误,C正确;
      D.由C选项分析可知,当金属滑块运动后速度最大时起飞,其两端电压为
      即此时电容器两端电压为,电容极板上依然有电荷,未完全放电,故D错误。
      故选BC。
      12.如图所示,一根阻值为R的金属导体棒从图示位置ab分别以的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到位置,若,则在这两次过程中说法正确的是( )
      A.回路电流B.产生的热量
      C.通过任一截面的电荷量D.外力的功率
      【答案】AC
      【解析】A.回路中感应电流为
      I∝v
      则得
      I1:I2=v1:v2=1:2
      故A正确;
      B.产生的热量为
      Q=I2Rt=
      Q∝v
      则得
      Q1:Q2=v1:v2=1:2
      故B错误;
      C.通过任一截面的电荷量为
      q=It=
      q与v无关,则得
      q1:q2=1:1
      故C正确;
      D.由于棒匀速运动,外力的功率等于回路中的热功率,即得
      P=I2R═()2R
      P∝v2
      则得
      P1:P2=1:4
      故D错误。
      故选AC。
      三、解答题
      13.如图所示,MN、PQ为相距为L的平行导轨(导轨电阻不计)。N、Q间连接一个定值电阻,阻值为R。长直金属杆可以按任意角架在平行导轨上,并以速度v匀速滑动(平移),v的方向与MN平行,金属杆ab单位长度的阻值为。整个空间充满匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里。求:
      (1)求闭合回路中的感应电流(用角表示);
      (2)当金属杆ab水平移动距离为L时,通过电阻R的电荷量(用角表示);
      (3)求为多大时,金属杆ab上的热功率最大,并求出最大热功率。
      【答案】(1);(2);(3)90°,
      【解析】(1)导体棒切割磁感线产生的电动势
      总电阻为
      电流
      (2)由,,可得
      其中

      解得
      (3)感应电动势
      电路电流
      杆ab消耗的电功率
      解得

      化简得
      当且仅当时,最大,为
      此时
      14.如图甲所示,水平放置的线圈匝数n=200匝,半径,电阻,线圈与阻值的电阻相连。在线圈的中央有一个半径的有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化。圆周率用π表示,求:
      (1)电压表的示数U;
      (2)若撤去原磁场,在图中虚线的右侧空间沿相同方向加磁感应强度B=0.8T的匀强磁场,现把整个装置向左完全移出匀强磁场区域,求这一过程中通过电阻R的电荷量q。
      【答案】(1);(2)
      【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律得
      由图乙可知
      感应电流为
      则电压表的示数为
      代入数据解得
      (2)根据法拉第电磁感应定律得,平均感应电动势为
      则平均感应电流为
      通过电阻R的电量为
      将线圈拉出磁场,磁通量的变化量为定量,则通过电阻R的电荷量为定值。代入数据得
      15.如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,导轨平面与水平面间的夹角,N、Q间连接有一个阻值R=0.6Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为,将一根质量为m=0.5kg、电阻r=0.4Ω的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数,金属棒沿导轨下滑过程中始终与NQ平行,不计导轨的电阻,取,sin37°=0.6,cs37°=0.8.
      (1)求金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
      (2)求金属棒到达cd处的速度大小;
      (3)已知金属棒从ab运动到cd过程中,通过电阻的电荷量为2.5C,求此过程中整个回路产生的焦耳热。
      【答案】(1);(2);(3)
      【解析】(1)金属棒开始下滑的初速为零,摩擦力
      重力沿轨道向下的分力
      根据牛顿第二定律可得

      代入数据解得
      (2)对金属棒ab受力分析,达到稳定速度时,根据平衡条件有

      又因为
      代入数据解得金属棒达到的稳定速度
      (3)根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律,可得金属棒从进入磁场通过电阻的电荷量为
      则金属棒在磁场下滑的位移
      由动能定理有
      此过程中整个回路产生的焦耳热等于克服安培力做的功
      物理观念
      电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律
      科学思维
      掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和基本解题思路.
      科学探究
      掌握电磁感应现象中感应电荷量求解的基本思路和方法.
      科学态度与责任
      通过电磁感应和电路部分知识的综合应用的实例,感受物理中科学技术与社会的紧密联系,体会科学知识的应用价值,进一步增强学生的学习动力和科学意识。

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