2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第十三單元電磁感應(yīng) 新人教版.doc

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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí)備考 第十三單元電磁感應(yīng) 新人教版 選擇題部分共13小題。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~8小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,9~13小題有多個(gè)選項(xiàng)正確;全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.假如有一宇航員登上火星后,利用手邊的一只靈敏電流表和一個(gè)小線圈,想探測(cè)一下火星表面是否有磁場(chǎng),則下列說(shuō)法正確的是 A.直接將電流表放于火星表面,看是否有示數(shù)來(lái)判斷磁場(chǎng)的有無(wú) B.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如果電流表無(wú)示數(shù),則可判斷火星表面無(wú)磁場(chǎng) C.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如果電流表有示數(shù),則可判斷火星表面有磁場(chǎng) D.將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈在某一平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),如果電流表無(wú)示數(shù),則可判斷火星表面無(wú)磁場(chǎng) 解析:電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件是:穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生改變時(shí),回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A中,即使有一個(gè)恒定的磁場(chǎng),也不會(huì)有示數(shù),選項(xiàng)A錯(cuò);同理,將電流表與線圈組成回路,使線圈沿某一方向運(yùn)動(dòng),如電流表無(wú)示數(shù),也不能判斷出沒(méi)有磁場(chǎng),選項(xiàng)B錯(cuò);電流表有示數(shù)則說(shuō)明一定有磁場(chǎng),選項(xiàng)C對(duì);將電流表與線圈組成閉合回路,使線圈在某一個(gè)與磁場(chǎng)平行的平面內(nèi)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),也不會(huì)有示數(shù),選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案:C 2.如圖所示,有一條形磁鐵和一閉合線圈,現(xiàn)將條形磁鐵的N極朝下,沿線圈的軸線向下靠近線圈(但未插入線圈內(nèi)部),下列說(shuō)法中正確的是 A.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥 B.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互吸引 C.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互排斥 D.線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互吸引 解析:條形磁鐵靠近閉合線圈時(shí),線圈中的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可得,線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭的方向相同,磁鐵與線圈相互排斥,選項(xiàng)A對(duì)。 答案:A 3.將N匝閉合線圈放入一磁場(chǎng)中,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,現(xiàn)讓磁場(chǎng)均勻變化,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,下列表述中正確的是 A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) B.穿過(guò)線圈的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C.穿過(guò)線圈的磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)有關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò);感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小正比于,與磁通量的大小無(wú)直接關(guān)系,選項(xiàng)B錯(cuò)、C對(duì);根據(jù)楞次定律知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,即“增反減同”,選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案:C 4.如圖甲所示,A和B是兩個(gè)完全相同的小燈泡,L是自感系數(shù)很大、直流電阻為零的線圈,某時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,通過(guò)A、B兩燈泡中的電流IA、IB隨時(shí)間t變化的圖象是圖乙中的 甲　　　　　　　　　　　　　　　　　　乙　　　　　　　　 解析:L是自感系數(shù)很大、直流電阻為零的線圈,當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),電流先從燈泡B所在支路流過(guò),最后自感線圈把燈泡B短路,流過(guò)燈泡A的電流逐漸增大至穩(wěn)定,流過(guò)燈泡B的電流最后減小到零,故選項(xiàng)A對(duì)。 答案:A 5.如圖所示,半徑為r的金屬圓盤(pán)處于垂直于盤(pán)面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,使金屬盤(pán)繞中心軸以角速度ω沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),電燈燈絲的電阻恒為R,金屬圓盤(pán)的電阻不計(jì),則通過(guò)燈泡的電流的方向和大小分別是 A.由a到燈到b,I= B.由b到燈到a,I= C.由a到燈到b,I= D.由b到燈到a,I= 解析:金屬圓盤(pán)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng),可以等效為無(wú)數(shù)根長(zhǎng)為r的導(dǎo)體棒繞圓盤(pán)中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E=,由右手定則可知其方向由外指向圓心,故通過(guò)電阻R的電流I=,方向由b到燈到a,選項(xiàng)D對(duì)。 答案:D 6.如圖所示,用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和3L的兩只閉合線框a和b,現(xiàn)將兩線框分別以va、vb的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外,若va=2vb,則外力對(duì)線框做的功Wa、Wb之比為 A.1∶3 B.2∶9 C.2∶1 D.2∶3 解析:因?yàn)榫€框做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)能量守恒可知,外力做的功等于產(chǎn)生的電能,而產(chǎn)生的電能又全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由W=Q==,所以==,B正確。 答案:B 7.如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)線框,從距磁場(chǎng)H=高處自由下落,其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后,線圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),直到其上邊cd剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí),速度減為ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的三分之一,磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng),空氣阻力不計(jì),則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為 A. B.2mgL C. D. 解析:設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1,剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度v2=;線框自開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)共下落高度為2L。由題意,有m=mgH,m+mg2L=m+Q,聯(lián)立解得Q=mg(2L+H)=mgL,A正確。 答案:A 8.L形的光滑金屬軌道AOC,AO沿豎直方向,OC沿水平方向,PQ是如圖所示地放在導(dǎo)軌上的一根金屬直桿,直桿從圖示位置由靜止開(kāi)始在重力作用下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q端始終在OC上?？臻g存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中,下列判斷正確的是 A.感應(yīng)電流的方向始終是由P→Q, PQ所受安培力的方向垂直桿向左 B.感應(yīng)電流的方向先是由P→Q,后是由Q→P,PQ所受安培力的方向先垂直于桿向左,后垂直于桿向右 C.感應(yīng)電流的方向始終是由Q→P, PQ所受安培力的方向垂直桿向右 D.感應(yīng)電流的方向先是由Q→P,后是由P→Q,PQ所受安培力的方向先垂直于桿向右,后垂直于桿向左 解析:在PQ桿滑動(dòng)的過(guò)程中,桿與導(dǎo)軌所圍成的三角形面積先增大后減小,三角形POQ內(nèi)的磁通量先增大后減小,由楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向先是由P→Q,后是由Q→P;再由PQ中的電流方向及左手定則可判斷PQ所受安培力的方向先垂直于桿向左,后垂直于桿向右。選項(xiàng)B對(duì)。 答案:B 9.在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中,許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步,人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步又促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。下列敘述中正確的是 A.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是洛倫茲最先發(fā)現(xiàn)的 B.電動(dòng)機(jī)可以利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng) D.法拉第發(fā)現(xiàn)了利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律 解析:電磁感應(yīng)現(xiàn)象最先是由法拉第發(fā)現(xiàn)的,奧斯特則是電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者,選項(xiàng)A錯(cuò),C、D對(duì);電動(dòng)機(jī)是利用電流在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用而將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的,選項(xiàng)B錯(cuò)。 答案:CD 10.如圖所示,有一正三角形鋁框abc處在水平向外的非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,場(chǎng)中各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度By=,y為該點(diǎn)到地面的距離,c為常數(shù),B0為一定值。鋁框平面與磁場(chǎng)垂直,底邊bc水平(空氣阻力不計(jì)),將鋁框由靜止釋放,在鋁框下落到地面前的過(guò)程中 A.鋁框回路中的磁通量變大,有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流產(chǎn)生 B.回路中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?底邊bc兩端間的電勢(shì)差為0 C.鋁框下落的加速度大小一定小于重力加速度g D.底邊bc受到的安培力向上,折線bac受到的安培力向下,鋁框下落時(shí)的加速度大小可能等于g 解析:在鋁框下落過(guò)程中,y減小,由By=知鋁框中的磁通量增加,根據(jù)楞次定律,有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流產(chǎn)生,選項(xiàng)A對(duì);由右手定則知b端電勢(shì)高于c端電勢(shì),選項(xiàng)B錯(cuò);由楞次定律的推論知鋁框受到的安培力向上,選項(xiàng)C對(duì)、D錯(cuò)。 答案:AC 11.如圖所示,繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上,鐵芯上套著一個(gè)輕質(zhì)鋁環(huán),線圈與電源、開(kāi)關(guān)S相連,線圈上端與電源正極相連,則 A.閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間,鋁環(huán)向上跳起來(lái) B.若保持開(kāi)關(guān)S閉合,則鋁環(huán)停留在某一高度 C.若保持開(kāi)關(guān)S閉合,則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落 D.如果電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào),觀察到的現(xiàn)象不變 解析:開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,線圈中電流從無(wú)到有,并產(chǎn)生磁場(chǎng),由楞次定律知,鋁環(huán)中將產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流的磁場(chǎng)方向與線圈中磁場(chǎng)的方向相反,鋁環(huán)向上跳起,選項(xiàng)A對(duì);待線圈中電流穩(wěn)定后,磁場(chǎng)強(qiáng)弱不再變化,鋁環(huán)中感應(yīng)電流消失,鋁環(huán)落下,選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C正確;此實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象與線圈中電流的方向無(wú)關(guān),選項(xiàng)D對(duì)。 答案:ACD 12.如圖所示,一間距為d的平行金屬導(dǎo)軌,右端接有阻值為R的電阻,整個(gè)裝置放入豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直。一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F的作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)了L時(shí),速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)。設(shè)桿接入電路中的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度大小為g。則此過(guò)程 A.桿的速度最大值為 B.流過(guò)電阻R的電荷量為 C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量 D.恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量 解析:當(dāng)桿達(dá)到最大速度vm時(shí),有F-μmg-=0得vm=,選項(xiàng)A正確;由公式q===,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到最大速度的過(guò)程中,有WF+Wf+W安=ΔEk,其中Wf=-μmg,W安=-Q,Q為回路中的焦耳熱,恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和,C錯(cuò);恒力F做的功與安培力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與克服摩擦力做的功之和,D正確。 答案:AD 13.在如圖所示的虛線框內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化,半徑為r、匝數(shù)為n的圓形線圈有一半處在磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,此時(shí)線圈的發(fā)熱功率恒為P。下列說(shuō)法正確的是 A.若只將線圈全部置于磁場(chǎng)中,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P B.若只將線圈的半徑增大到原來(lái)的2倍,仍保持線圈有一半面積在磁場(chǎng)中,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P C.若只將線圈的匝數(shù)增大到原來(lái)的2倍,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)?P D.若將線圈全部置于磁場(chǎng)中,同時(shí)將線圈的半徑減小到原來(lái)的,則線圈的發(fā)熱功率變?yōu)? 解析:設(shè)線圈在磁場(chǎng)中的面積為SB,導(dǎo)線的橫截面積為S,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=nSB,線圈的發(fā)熱功率P=,其中R=ρ,聯(lián)立得P=()2,若只將線圈全部置于磁場(chǎng)中,則SB2=4,P=4P,A錯(cuò);若只將線圈的半徑增大到原來(lái)的2倍,則SB2=16,r=2r,則P=8P,B錯(cuò);若n=2n,則P=2P,C正確;若將線圈全部置于磁場(chǎng)中,同時(shí)將線圈的半徑減小到原來(lái)的,則SB2=4[π()2]2=,r=r,而同時(shí)線圈全部放入磁場(chǎng)中,則P=P,D正確。 答案:CD 第Ⅱ卷　(非選擇題　共48分) 非選擇題部分共4小題。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位。 14.(10分)如圖所示,均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,線框電阻為R,半圓弧的半徑為r,半圓弧直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)180。 (1)求線框在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (2)求在線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)線框某一截面的電荷量。 (3)現(xiàn)使線框保持圖中所示位置不變,使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)180過(guò)程中同樣大小的電流,求磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率。 解:(1)當(dāng)線框繞過(guò)圓心O的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中的面積的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E====B0ωr2。　(2分) (2)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I==　(1分) 線框運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t==　 (1分) 通過(guò)線框某一截面的電荷量q=It=?！?2分) (3)當(dāng)線圈不動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為: E===πr2　(2分) 因?yàn)橐a(chǎn)生同樣大小的電流,即E=E 可得=?！?(2分) 甲 15.(12分)如圖甲所示,一只橫截面積S=0.11 m2、匝數(shù)為100匝的閉合線圈放在平行于線圈軸線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的總電阻R=1.1 Ω。該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。求: (1)從0到0.2 s時(shí)間內(nèi)以及從0.2 s到0.3 s時(shí)間內(nèi)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (2)從0到0.3 s時(shí)間內(nèi),通過(guò)該線圈任意一個(gè)橫截面的電荷量q。 (3)在0到0.3 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q。 乙 解:(1)從t=0到t=0.2 s時(shí)間內(nèi),由圖乙可知:=0.5 T/s 由法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中的電動(dòng)勢(shì)E1=n==5.5 V　 (2分) 從t=0.2 s到t=0.3 s時(shí)間內(nèi),由圖可知:=1 T/s 由法拉第電磁感應(yīng)定律,可知回路中的電動(dòng)勢(shì)E2=n==11 V?！?(2分) (2)從t=0到t=0.2 s時(shí)間內(nèi),電路中的電流I1==5 A　 (1分) 這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q1=I1Δt1=1 C　 (1分) 從t=0.2 s到t=0.3 s時(shí)間內(nèi),電路中的電流 I2==10 A　 (1分) 這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)線圈的電荷量q2=I2Δt2=1 C　(1分) 從t=0到t=0.3 s時(shí)間內(nèi),通過(guò)該線圈任意一個(gè)橫截面的電荷量q=q1+q2=2 C?！?1分) (3)從t=0到t=0.2 s時(shí)間內(nèi),電路中產(chǎn)生的熱量Q1=Rt1=5.5 J　 (1分) 從t=0.2 s到t=0.3 s時(shí)間內(nèi),電路中產(chǎn)生的熱量為Q2=Rt2=11 J　(1分) 則Q=Q1+Q2=16.5 J?！?(1分) 16.(12分)如圖所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌電阻可忽略,兩導(dǎo)軌間距離L=0.75 m,導(dǎo)軌傾角α=30,導(dǎo)軌上端接一阻值R=2.5 Ω的電阻,整個(gè)裝置處于垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。阻值r=0.5 Ω、質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好,其從軌道上端ab處由靜止開(kāi)始下滑,當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離s=1.2 m時(shí),速度達(dá)到最大值vm=3 m/s。重力加速度g=10 m/s2,求: (1)金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。 (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。 (3)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s的過(guò)程中,電阻R上產(chǎn)生的電熱。 解:(1)設(shè)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mgsin α=ma　(2分) 解得a=gsin α=5 m/s2?！?(1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) E=BLvm　(1分) 回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=　(1分) 金屬棒所受安培力F=BIL　 (1分) cd棒所受合外力為零時(shí),下滑的速度達(dá)到最大,則: F=mgsin α　(1分) 解得B== T。　 (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: mgssin α=m+Q總　(2分) Q=Q總　(1分) 解得:Q=(mgssin α-m)=0.25 J?！?1分) 17.(14分)如圖所示,電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)的U形金屬框架放置在絕緣水平面上,框架與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,框架的寬度為L(zhǎng)、質(zhì)量為m1;質(zhì)量為m2、電阻為R的均勻?qū)w棒ab垂直放在框架上,整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B?，F(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒施加一水平恒力F,使棒從靜止開(kāi)始無(wú)摩擦地運(yùn)動(dòng),當(dāng)棒的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到某值時(shí),框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。棒與框架接觸良好,框架與水平面間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度為g。 (1)求框架剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)棒的速度v應(yīng)滿足的條件。 (2)求欲使框架運(yùn)動(dòng),所施加的水平恒力F的范圍。 (3)若施加于棒的水平恒力為F1,棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)距離為s、速度為v時(shí)框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng),求此過(guò)程中回路中產(chǎn)生的熱量Q。 解:(1)框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),MN邊所受安培力的大小大于其所受的最大靜摩擦力,故有: F安>μ(m1+m2)g,F安=BIL,E=BLv,I=　 (4分) 解得v>?！?2分) (2)框架開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),MN邊所受安培力的大小大于其所受的最大靜摩擦力,設(shè)此時(shí)加在ab上的恒力為F,則有F>μ(m1+m2)g?！?4分) (3)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律,F1做功消耗外界能量,轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒ab的動(dòng)能和回路中產(chǎn)生的熱量,有F1s=m2v2+Q　(2分) 解得Q=F1s-m2v2?！?2分)