江蘇省2022屆高三物理專題突破：電磁感應(yīng)

江蘇省2022屆高三物理專題突破電磁感應(yīng)1、電阻、電容與一線圈連成閉合電路，條形磁鐵靜止于線圈的正上方，極朝下，如圖所示。現(xiàn)使磁鐵自由下落，在極接近線圈上端的過(guò)程中，流過(guò)的電流方向和電容器極板的帶電情況是（）D、從到，上極板帶正電；、從到，下極板帶正電；、從到，上極板帶正電；、從到，下極板帶正電；2、如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示（規(guī)定斜向下為正方向），導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。規(guī)定a→b的方向?yàn)殡娏鞯恼较颍较蛴业姆较驗(yàn)橥饬Φ恼较?，則在0～t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()D3、abc甲Bt/s1357OB0-2Babc甲Bt/s1357OB0-2B0-B0乙cfedba4、如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒與框架接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于ab棒斜向下．從某時(shí)刻開(kāi)始磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，同時(shí)施加一個(gè)水平外力F使金屬棒abcfedba方向向右，且為恒力B．方向向右，且為變力C．方向向左，且為變力D．方向向左，且為恒力5、如圖所示，一個(gè)金屬薄圓盤水平放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下列做法中能使圓盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是BDA．圓盤繞過(guò)圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)B．圓盤以某一水平直徑為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)C．圓盤在磁場(chǎng)中向右勻速平移D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻增加××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××oabcde6、在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一與磁場(chǎng)方向垂直長(zhǎng)度為L(zhǎng)金屬桿aO,已知ab=bc=cO=L/3,××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××oabcde=2Ub0=2UabC.電容器帶電量QD.若在eO間連接一個(gè)電壓表,則電壓表示數(shù)為零A7、在一起的線圈A與B如圖甲所示，當(dāng)給線圈A通以圖乙所示的電流（規(guī)定由“進(jìn)入b流出為電流正方向）時(shí)，則線圈B兩端的電壓變化應(yīng)為下圖中的A8、2006年7月1日，世界上海拔最高、線路最長(zhǎng)的青藏鐵路全線通車，青藏鐵路安裝的一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號(hào)，以確定火車的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其原理是將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示（俯視圖），當(dāng)它經(jīng)過(guò)安放在兩鐵軌間的線圈時(shí)，線圈便產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)傳輸給控制中心．線圈邊長(zhǎng)分別為l1和l2，匝數(shù)為n，線圈和傳輸線的電阻忽略不計(jì)．若火車通過(guò)線圈時(shí)，控制中心接收到線圈兩端的電壓信號(hào)u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示（ab、cd均為直線），t1、t2、t3、t4是運(yùn)動(dòng)過(guò)程的四個(gè)時(shí)刻，則火車ACDA．在t1~t2時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．在t3~t4時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．在t1~t2時(shí)間內(nèi)加速度大小為D．在t3~t4時(shí)間內(nèi)平均速度的大小為9、如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略．R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈．開(kāi)關(guān)S原來(lái)是斷開(kāi)的．從開(kāi)關(guān)S閉合到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2的變化情況是ACA．I1開(kāi)始較大而后逐漸變小B．I1開(kāi)始很小而后逐漸變大C．I2開(kāi)始很小而后逐漸變大D．I2開(kāi)始較大而后逐漸變小10、兩金屬棒和三根電阻絲如圖連接,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三根電阻絲的電阻大小之比R1:R2:R3=1：2：3，金屬棒電阻不計(jì)。當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開(kāi)時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為I，當(dāng)S2、S3閉合，S1斷開(kāi)時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流為5I，當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，閉合的回路中感應(yīng)電流是【】DA．0B．3IC．6ID．7IMNPQBCRabMNPQBCRab第7題圖A．若ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，則IR≠0，IC≠0B．若ab棒勻速運(yùn)動(dòng)，則IR≠0，IC＝0C．若ab棒在某一中心位置兩側(cè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則IR≠0，IC≠0D．若ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，IR≠0，IC＝012、物理學(xué)的基本原理在生產(chǎn)生活中有著廣泛應(yīng)用.下面列舉的四種器件中，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的是（）BA.回旋加速器B.日光燈C.質(zhì)譜儀D.示波器13、如圖所示，在水平絕緣平面上固定足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌（電阻不計(jì)），導(dǎo)軌左端連接一個(gè)阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻不計(jì))放在導(dǎo)軌上，金屬棒與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好．整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，在用水平恒力F把金屬棒從靜止開(kāi)始向右拉動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是CDA．恒力F與安培力做的功之和等于電路中產(chǎn)生的電能與金屬棒獲得的動(dòng)能和B．恒力F做的功一定等于克服安培力做的功與電路中產(chǎn)生的電能之和C．恒力F做的功一定等于克服安培力做的功與金屬棒獲得的動(dòng)能之和D．恒力F做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能與金屬棒獲得的動(dòng)能之和abBMNPQRLC14、如圖所示，MN和PQ為處于同一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．垂直導(dǎo)軌放置一根電阻不變的金屬棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好．N、Q端接理想變壓器的原線圈，理想變壓器的輸出端有三組副線圈，分別接電阻元件R、電感元件L（電阻不為零）和電容元件C．在水平金屬導(dǎo)軌之間加豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若用IR、IL、Ic分別表示通過(guò)abBMNPQRLCA．若ab棒靜止，則IR=0、IL=0、IC=0B．在ab棒向左勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，IR≠0、IL≠0、IC≠0C．在ab棒向左勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，IR≠0、IL≠0、IC=0D．在ab棒向左勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，則IR≠0、IL≠0、IC=015、如圖所示，等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向穿過(guò)磁場(chǎng)，穿越過(guò)程中速度始終與AB邊垂直且保持AC平行于OQ。關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，以下說(shuō)法中正確的是BCA．開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駼．開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最大C．開(kāi)始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駾．開(kāi)始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流最大16、如圖所示，水平的平行虛線間距為d=50cm，其間有B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)正方形線圈邊長(zhǎng)為l=10cm，線圈質(zhì)量m=100g，電阻為R=Ω。開(kāi)始時(shí)，線圈的下邊緣到磁場(chǎng)上邊緣的距離為h=80cm。將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度相等。取g=10m/s2，求：(1)線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈產(chǎn)生電流的大小和方向；(2)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的電熱Q。（1）線圈由1位置到2位置：自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)在2位置時(shí)速度為v0(1分)E=BLV(1分)(1分)由以上三式可得：I=2A(1分)方向：逆時(shí)針 (1分)（2）線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到3位置產(chǎn)生的電熱，而2、3位置動(dòng)能相同，由能量守恒Q=mgd=(4分)17、如圖所示，水平放置的光滑平行導(dǎo)軌的寬L=0.2m，軌道平面內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=，ab和cd棒均靜止在導(dǎo)軌上，質(zhì)量相等為m=0.1kg，電阻相等為R=Ω．現(xiàn)用F=向右的水平恒力使ab棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=5s，ab棒的加速度a=1.37m/s2，則：⑴此時(shí)ab和cd兩棒的速度vab、vcd各為多大？⑵穩(wěn)定時(shí)兩棒的速度差是多少？解：⑴ab棒在外力F的作用下向右運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得ab棒受到水平向左的安培力，cd棒受到水平向右的安培力，兩棒同時(shí)向右運(yùn)動(dòng)，均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其回路的等效電動(dòng)勢(shì)E等=Eab-Ecd=BLvab-BLvcd=BL(vab-vcd)=BL△v（2分）根據(jù)牛頓第二定律有：F-F安=ma（2分）又此時(shí)的安培力F安=BIL=EQ\F(B2L2(vab-vcd),2R)（2分）因?yàn)槭欠莿蜃兯龠\(yùn)動(dòng)，故用動(dòng)量定理有：（F-F安）t=mvab-0（1分）F安t=mvcd-0（1分）得此時(shí)ab、cd兩棒的速度分別為：vab=8.15m/svcd=1.85m/s．（2分）⑵該題中的“穩(wěn)定狀態(tài)”又與前面兩種情況不同，系統(tǒng)的合外力不為零且不變，“平衡狀態(tài)”應(yīng)該是它們的加速度相同，此時(shí)兩棒速度不相同但保持“相對(duì)”穩(wěn)定，所以整體以穩(wěn)定的速度差、相同的加速度一起向右做加速運(yùn)動(dòng)．用整體法有：F=2ma′（2分）對(duì)cd棒用隔離法有：EQ\F(B2L2(vab-vcd),2R)=ma′（2分）從而可得穩(wěn)定時(shí)速度差△v=vab-vcd=10m/s．（2分）18、如圖所示，足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和PQ與R相連，平行地放在水平桌面上，質(zhì)量為m的金屬桿可以無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)．導(dǎo)軌與ab桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)整個(gè)導(dǎo)軌平面．現(xiàn)給金屬桿ab一個(gè)瞬時(shí)沖量I0，使ab桿向右滑行．（1）求回路的最大電流．（2）當(dāng)滑行過(guò)程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q時(shí)，桿ab的加速度多大？（3）桿ab從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到停下共滑行了多少距離？解：（1）由動(dòng)量定理I0=mv0–0得v0=EQ\F(I0,m)（2分）金屬桿在導(dǎo)軌上做減速運(yùn)動(dòng)，剛開(kāi)始時(shí)速度最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大，有：Em=BLv（1分）所以回路的最大電流Im=EQ\F(BLv0,R)=EQ\F(BLI0,mR)．（1分）(2)設(shè)此時(shí)桿的速度為v，由能的轉(zhuǎn)化和守恒有：Q=EQ\F(1,2)mv2-EQ\F(1,2)mv20（2分）解得：v=EQ\F(1,m)EQ\R(,2mQ+I02)（1分）由牛頓第二定律得：BIL=ma（1分）由閉合電路歐姆定律得：I=EQ\F(BLv,R)（1分）解得：a=EQ\F(B2L2,m2R)EQ\R(,2mQ+I02)．（1分）（3）對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)量定理有：—BIL·Δt=0–I0（2分）而I=EQ\F(Δφ,Δt·R)=EQ\F(BLx,Δt·R)（2分）解得：x=EQ\F(I0R,B2L2)．（2分）19、如圖所示，一個(gè)質(zhì)量m=0.1kg、阻值R=Ω的正方形金屬框，放在表面絕緣且光滑的斜面頂端（框上邊與從AA‘重合），自靜止開(kāi)始沿斜面下滑，下滑過(guò)程中穿過(guò)一段邊界與斜面底邊BB‘平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后滑至斜面底端（框下邊與BB‘重合）。設(shè)金屬在下滑過(guò)程中的速度為v時(shí)所對(duì)應(yīng)的位移為s，那么v2—s圖象如圖所示，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上。試問(wèn)：（1）根據(jù)v2—s圖象所提供的信息，計(jì)算出斜面傾角和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度d。（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大?金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時(shí)間為多少?解：（1）由圖象可知，金屬框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到位移過(guò)程中，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式①，動(dòng)力學(xué)公式②，代入數(shù)據(jù)解得，。由圖象可知，金屬框從1.6m運(yùn)動(dòng)到2.6m過(guò)程中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移，加速度，速度；從2.6m運(yùn)動(dòng)到3.4m過(guò)程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，，初速度，加速度。由此可判斷，金屬框從進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始到完全離開(kāi)磁場(chǎng)一直在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故s2=2d③，d=0.5m。（2）由勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬框運(yùn)動(dòng)位移為s=2.6m時(shí)開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故受力平衡。即④，解得。金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時(shí)間⑤評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）（10分）寫出①②兩式各得2分，得到得2分，寫出③式得3分，得到d=0.5m得1分，（2）（8分）寫出④⑤兩式各得3分，分別解出B與t的值再各得1分，答不出酌情扣分。20、（南通通州市2022屆第二次統(tǒng)一測(cè)試）（13分）兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面．質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與水平和豎直導(dǎo)軌之間有相同的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為2R，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也正好以某一速度向下做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為g，求：（1）ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度v1；（2）ab桿所受拉力F；（3）ab桿以v1勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿以v2（v2已知）勻速運(yùn)動(dòng)，則在cd桿向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱．解：（1）ab桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閍→b，大小為（1分）cd桿中的感應(yīng)電流方向?yàn)閐→c，cd桿受到的安培力方向水平向右安培力大小為①（2分）cd桿向下勻速運(yùn)動(dòng)，有②（2分）解①、②兩式，ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度為=③（1分）（2）ab桿所受拉力F+μmg④（3分）（3）設(shè)cd桿以速度向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab桿勻速運(yùn)動(dòng)了距離，，∴（2分）整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功==（2分）21、如圖光滑斜面的傾角θ＝30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長(zhǎng)l1＝1m，bc邊的長(zhǎng)l2＝0.6m，線框的質(zhì)量m＝1kg，電阻R＝Ω，線框用細(xì)線通過(guò)定滑輪與重物相連，重物質(zhì)量M＝2kg，斜面上ef線與gh線（ef∥gh∥pq）間有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝，gh線與pq線間有垂直斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝．如果線框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到gh線所用的時(shí)間為,求：（1）求ef線和gh線間的距離；（2）ab邊由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到gh線這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱；（3）ab邊剛進(jìn)入gh線瞬間線框的加速度．⑴線框abcd受力平衡（1分）ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

形成的感應(yīng)電流受到的安培力（1分）聯(lián)立得：解得（2分）線框abcd進(jìn)磁場(chǎng)B1前時(shí)，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入磁場(chǎng)后到運(yùn)動(dòng)到gh線，仍做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．進(jìn)磁場(chǎng)前

對(duì)M：

對(duì)m:聯(lián)立解得：（1分）該階段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為

進(jìn)磁場(chǎng)B1過(guò)程中

勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間

進(jìn)磁場(chǎng)后

線框受力情況同進(jìn)磁場(chǎng)前，所以該階段的加速度仍為（1分）

ef線和gh線間的距離

（1分）此時(shí)線框的速度為⑵（3分）(3)ab邊剛進(jìn)入gh線瞬間線框的加速度沿斜面向下（2分）解得：22、如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿a，達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：（1）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流；（2）桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；（3）桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。⑴勻速時(shí)，拉力與安培力平衡，F(xiàn)=BIL得：（2分）⑵金屬棒a切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=BLv回路電流聯(lián)立得：（4分）⑶平衡時(shí)，棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ，得：θ=60°（4分）23、如圖甲所示，一邊長(zhǎng)L=2.5m、質(zhì)量m=0.5kg的正方形金屬線框，放在光滑絕緣的水平面上，整個(gè)裝置放在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它的一邊與磁場(chǎng)的邊界MN重合。在水平力F作用下由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)5s線框被拉出磁場(chǎng)。測(cè)得金屬線框中的電流隨時(shí)間變化的圖像如乙圖所示，在金屬線框被拉出的過(guò)程中。⑴求通過(guò)線框?qū)Ь€截面的電量及線框的電阻；⑵寫出水平力F隨時(shí)間變化的表達(dá)式；⑶已知在這5s內(nèi)力F做功，那么在此過(guò)程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱是多少？MMNB甲乙0I/At/s123645⑴根據(jù)q=t，由I－t圖象得：q=1.25C（2分）又根據(jù)＝＝（2分）得R=4Ω（1分）⑵由電流圖像可知，感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律：I＝（1分）由感應(yīng)電流，可得金屬框的速度隨時(shí)間也是線性變化的，（1分）線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=0.2m/s2（1分）線框在外力F和安培力FA作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，（1分）得力F＝（t＋）N（1分）⑶t＝5s時(shí)，線框從磁場(chǎng)中拉出時(shí)的速度v5=at=1m/s（1分）線框中產(chǎn)生的焦耳熱J（3分）RPMabd0dooo1o1′′BQN24、如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為RPMabd0dooo1o1′′BQN（1）棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)下邊界時(shí)的速度；（2）棒ab在通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱；（3）試分析討論ab棒在磁場(chǎng)中可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況．（1）設(shè)ab棒離開(kāi)磁場(chǎng)邊界前做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=BLv…（1分）電路中電流I=…………（1分）對(duì)ab棒，由平衡條件得mg－BIL=0…（2分）解得v=……………（1分）(2)由能量守恒定律：mg(d0+d)=E電+mv2……（1分)解得……（1分）……（1分）（3）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0，由mgd0=mv02，得v0=…（1分）棒在磁場(chǎng)中勻速時(shí)速度為v=，則eq\o\ac(○,1)當(dāng)v0=v，即d0=時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)………（1分）eq\o\ac(○,2)當(dāng)v0<v，即d0<時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先加速后勻速直線運(yùn)動(dòng)（1分）eq\o\ac(○,3)當(dāng)v0＞v，即d0＞時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先減速后勻速直線運(yùn)動(dòng)（1分）25、如圖所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌和固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距，電阻，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量、電阻的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力沿水平方向拉桿，使之由靜止起做勻加速運(yùn)動(dòng)并開(kāi)始計(jì)時(shí)，若5s末理想電壓表的讀數(shù)為.求：（1）5s末時(shí)電阻上消耗的電功率；（2）金屬桿在5s末的運(yùn)動(dòng)速率；（3）5s末時(shí)外力的功率.26、如圖(甲)所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道相距L=1m，兩軌道之間用R=2Ω電阻連接，一質(zhì)量為m=0.5kg的導(dǎo)體桿與兩軌道垂直，靜止地放在軌道上，桿及軌道的電阻均忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上．現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿，拉力F與導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)的位移s間關(guān)系如圖10(乙)所示，當(dāng)拉力達(dá)到最大時(shí)，導(dǎo)體桿開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)位移s=2.5m時(shí)，撤去拉力，導(dǎo)體桿又滑行了s′=2m停下．求：(1)導(dǎo)體桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度；BRF甲026sBRF甲026s/mF/N乙16（1）撤去拉力F后，設(shè)回路中平均電流為I，撤去拉力F時(shí)導(dǎo)體桿速度為v，由動(dòng)量定理得－BIL?Δt=0-mvI＝=BLs?/(RΔt)v＝B2L2s?/(mR)＝8m/s(2)由題知，導(dǎo)體桿勻速運(yùn)動(dòng)速度為v，此時(shí)最大拉力F與桿受的安培力大小相等，即F＝B2L2代入數(shù)據(jù)得F＝16N設(shè)拉力作用過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q由功能關(guān)系可得Q+mv2/2=WF又由F-s圖像可知WF＝30J代入數(shù)據(jù)得Q=14J27、如圖甲所示，光滑絕緣水平面上一矩形金屬線圈abcd的質(zhì)量為m、電阻為R、ad邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其右側(cè)是有左右邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，ab邊長(zhǎng)度與有界磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾认嗟龋趖=0時(shí)刻線圈以初速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，在t=T時(shí)刻線圈剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)且速度為vl，此時(shí)對(duì)線圈施加一沿運(yùn)動(dòng)方向的變力F，使線圈在t=2T時(shí)刻線圈全部離開(kāi)該磁場(chǎng)區(qū)，若上述過(guò)程中線圈的v—t圖象如圖乙所示，整個(gè)圖象關(guān)于t=T軸對(duì)稱．(1)求t=0時(shí)刻線圈的電功率；(2)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱和穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中外力F所做的功分別為多少?(3)若線圈的面積為S，請(qǐng)運(yùn)用牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和電磁學(xué)規(guī)律證明：在線圈進(jìn)人磁場(chǎng)過(guò)程中(1)t=0時(shí)，E=BLv0線圈電功率P==(2)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為焦耳熱Q=mv02-mv12外力做功一是增加動(dòng)能，二是克服安培力做功WF=mv02-mv12(3)根據(jù)微元法思想，將時(shí)間分為若干等分，每一等分可看成勻變速vn-vn+1=∴v0-v1=(I1L1+I2L2+…+InLn其中I1L1+I2L2+…+InL電量Q=It==∴v0-v1=28、如圖所示，兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M′N′位于同一水平面上，兩軌道之間的距離l=0.50m，軌道的MM′端之間接一阻值R=Ω的定值電阻，NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接，兩半圓軌道的半徑均為R0=0.50m．直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m，且其右邊界與NN′重合．現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻r=Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處．在與桿垂直的水平恒力F=的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F，結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′．已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好，且始終與軌道垂直，導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，軌道的電阻可忽略不計(jì)，取g=10m/s2，求：aFaFBsdbRMNPM′N′P′（2）導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量；（3）導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱解：（1）設(shè)導(dǎo)體桿在F的作用下運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)的速度為v1，根據(jù)動(dòng)能定理則有（F-μmg）s=mv12（2分）導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv1此時(shí)通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小I=E/（R+r）=3.8A（或3.84A）（1分）根據(jù)右手定則可知，電流方向?yàn)橛蒪向a（1分）（2）設(shè)導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E平均，則由法拉第電磁感應(yīng)定律有E平均=△φ/t=Bld/t（1分）通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的平均值I平均=E平均/（R+r）（1分）通過(guò)電阻R的電荷量q=It=0.512C（或0.51C）（1分）（3）設(shè)導(dǎo)體桿離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2，運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為v3，因?qū)w桿恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律對(duì)導(dǎo)體桿在軌道最高點(diǎn)時(shí)有mg=mv32/R0（1分）對(duì)于導(dǎo)體桿從NN′運(yùn)動(dòng)至PP′的過(guò)程，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv22=mv32+mg2R0（2分）解得v2=5.0m/s(1分)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中損失的機(jī)械能△E=mv12－mv22=（1分）此過(guò)程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=△E-μmgd=（2分）××××××××××××L21hhBhABhCABhDCABhL1（1）DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框的加速度（2）從線框開(kāi)始下落到DC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框的機(jī)械能損失和重力做功之比(1)設(shè)AB邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為0,線框質(zhì)量為m、電阻為R，AB=l,則CD=5則mgh=m02(1分)AB剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有，=mg(2分)設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為1E感==B(2l)1（1分）線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有=mg；得出1=0/4（1分）CD剛進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間，E'感=B(3l)1FI=9mg/4(1分)a=5g/4(1分)(2)從線框開(kāi)始下落到CD邊進(jìn)入磁場(chǎng)前瞬間，根據(jù)能量守恒定律得：mg(3h)-Q=m12(2分)機(jī)械能損失△E=Q=mgh(1分)所以，線框的機(jī)械能損失和重力做功之比△E：WG=47：48(1分)30、如圖（a），面積S=0.2m2的線圈，匝數(shù)n=630匝，總電阻r=Ω，線圈處在變化的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖（b）所示規(guī)律變化，方向垂直線圈平面。圖（a）中傳感器可看成一個(gè)純電阻R，并標(biāo)有“3V、”，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10Ω、1A”（1）設(shè)磁場(chǎng)垂直紙面向外為正方向，試判斷通過(guò)電流表的電流方向。（2）為了保證電路的安全，求電路中允許通過(guò)的最大電流。（3）若滑動(dòng)變阻器觸頭置于最左端，為了保證電路的安全，圖（b）中的t0最小值是多少？解：（1）向右（2）傳感器正常工作時(shí)的電阻工作電流（2分）由于滑動(dòng)變阻器工作電流是1A，所以電路允許通過(guò)的最大電流為I=0.3A（1分）（3）滑動(dòng)變阻器觸頭位于最左端時(shí)外電路的電阻為R外=20Ω，故電源電動(dòng)勢(shì)的最大值E=I（R外+r）=（2分）由法拉第電磁感應(yīng)定律（2分）解得t0=40s31、如圖所示，PQ、MN是固定的水平放置的足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的寬度為L(zhǎng)，整個(gè)導(dǎo)軌處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌左端連接一阻值為R的電阻器，在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬棒ab，導(dǎo)軌與金屬棒電阻均不計(jì)，給ab一水平初速度v0，使其向右運(yùn)動(dòng)，最后ab靜止在導(dǎo)軌上，(1）求：當(dāng)金屬棒ab的速度為時(shí)，通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度．(2）針對(duì)導(dǎo)軌是光滑還是粗糙的兩種情況，小明同學(xué)對(duì)安培力做功和整個(gè)回路中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行了如下猜想，即：猜想1：兩種情況下，安培力對(duì)金屬棒所做的功相等，猜想2：兩種情況下，整個(gè)回路產(chǎn)生的熱量相等．你認(rèn)為以上兩種猜想成立嗎？請(qǐng)通用計(jì)算或相關(guān)物理原理解釋你的判斷．①I=EQ\F(lv0B,2R)②簡(jiǎn)答：不相等；相等。32、如圖一所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的邊長(zhǎng)為10cm的正方形閉合金屬線框，線框的質(zhì)量為m=0.02Kg，電阻為R=Ω.在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，MN是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向與線框平面垂直.現(xiàn)讓線框由距MN的某一高度從靜止開(kāi)始下落，經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng),圖二是線框由靜止開(kāi)始下落的速度一時(shí)間圖象。空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2求：（1）金屬框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度；（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（1）金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)前所做的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以：v=gt=10×0.2m/s=2m/s(4分)（2）在金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，金屬框所受安培力等于重力 （2分） （2分） 解得B=（2分）33、如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“4V4W”，接在兩光滑水平導(dǎo)軌的左端，導(dǎo)軌間距L＝0.5m，電阻不計(jì)．金屬棒ab垂直擱置在導(dǎo)軌上，電阻r=1Ω，整個(gè)裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T．為使小燈泡正常發(fā)光，求：（1）金屬棒ab勻速滑行的速率；（2）拉動(dòng)金屬棒ab的外力的功率．正常發(fā)光時(shí)I=P/U(１分)I=1A（1分）燈泡電阻R=(1分)R=4Ω（１分）E=I(R+r)(1分)E=5V（１分）E=BLv(1分)v=(2分)v=10m/s(1分)（2）由能量守恒可得：P=I2(R+r)(３分)P=5w(１分)34、如圖所示，光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ固定于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌相距，導(dǎo)軌左端接有“，”的小燈泡，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)體棒ab在水平拉力作用下沿高貴向右運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中小燈泡始終正常發(fā)光。已知導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒每米長(zhǎng)度的電阻r=Ω，其余導(dǎo)線電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m=㎏，ab到左端MP的距離為x。求：（1）導(dǎo)體棒的速度v與x的關(guān)系式；（2）導(dǎo)體棒從x1=0.1m處運(yùn)動(dòng)到x2=0.3m處的過(guò)程中水平拉力所做的功。35、如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α＝30°，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒cd垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌保持電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為r，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s時(shí)，速度達(dá)到最大值vm．求：（1）金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??；（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。籑PQcNαMPQcNαdαR（1）金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a，由牛頓第二定律有 ① （2分）解得 （2分）（2）設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) ② （1分）回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 ③ （1分）金屬棒棒所受安培力 ④ （1分）cd棒所受合外力為零時(shí)，下滑的速度達(dá)到最大，則 ⑤ （1分）由②③④⑤式解得 （1分）（3）設(shè)電阻R上產(chǎn)生的電熱為Q，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱為Q總，則 ⑥ （3分） ⑦ （1分）由⑥⑦式解得 （1分）36、如圖所示，導(dǎo)體棒ab、cd放在光滑水平導(dǎo)軌上，cd棒通過(guò)滑輪懸掛一質(zhì)量為m的物塊，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．a(chǎn)b在外力作用下以速度v1勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd棒由靜止釋放，設(shè)ab、cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，ab棒的電阻為r1，cd棒的電阻為r2，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，求：（1）cd棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向與ab棒勻速運(yùn)動(dòng)速度v1取值的關(guān)系；（2）穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，cd棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度；（3）穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，回路的電功率P電和外力的功率P外．（1）cd棒靜止（1分）（1分）（1分），cd棒開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)；（1分），cd棒靜止；（1分），cd棒開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)（1分）（2）cd棒勻速運(yùn)動(dòng)可能有兩種情況：勻速向右運(yùn)動(dòng)和勻速向左運(yùn)動(dòng)cd棒勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)（1分）（2分）cd棒勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí)（1分）（2分）（3）不論cd棒向左或向右勻速運(yùn)動(dòng)回路的電功率P電=（2分）不論cd棒向左或向右勻速運(yùn)動(dòng)，外力的功率（2分）37、如圖所示，MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金屬導(dǎo)軌，O是它們的交點(diǎn)且接觸良好．兩導(dǎo)軌處在同一水平面內(nèi)，并置于有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(圖中經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的虛線即為磁場(chǎng)的左邊界)．導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，并在彈簧S的作用下沿導(dǎo)軌以速度v0向左勻速運(yùn)動(dòng)．已知在導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向如圖．當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，彈簧恰好處于原長(zhǎng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為r，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為m．求：（1）導(dǎo)體棒ab第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)前，通過(guò)它的電流大?。唬?）彈簧的勁度系數(shù)k；（3）從導(dǎo)體棒第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)開(kāi)始直到它靜止的過(guò)程中，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的熱量．a(chǎn)babOMNSPQ解：（1）設(shè)ab棒在導(dǎo)軌之間的長(zhǎng)度為l，由歐姆定律得（3分）（2）設(shè)O點(diǎn)到ab棒距離為x，則ab棒的有效長(zhǎng)度l'=2xtan30°=（2分）∵ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，∴（2分）∴（1分）（3）裸導(dǎo)線最終只能靜止于O點(diǎn)，故其動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，即（2分）則（2分）38、如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=30°，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R．兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL=4R，定值電阻R1=2R，電阻箱電阻調(diào)到使R2=12R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，試求：（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？（2）當(dāng)金屬棒下滑距離為S0時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開(kāi)始下滑2S0的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱；（3）R2為何值時(shí)，其消耗的功率最大？消耗的最大功率為多少？MMPQBαaNαbR2R1SRL解：（1）當(dāng)金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，設(shè)最大速度為vm，達(dá)到最大時(shí)則有mgsinθ=F安（1分） F安＝ILB（1分）（1分）其中R總＝6R （1分）所以mgsinθ=（1分）解得最大速度（1分）（2）由能量守恒知，放出的電熱Q=2S0sinα-（2分）代入上面的vm值，可得（2分）（3）R2上消耗的功率（1分）其中