热门试卷

（1）s-t图象如图、稳定后的速度7m/s

（2）0.06J      （3）0.2C

试题分析：（1）据表格数据金属棒运动的s-t图象如图：

由图可知稳定时的速度为

（2） 由题，金属棒ab下滑高度,设电路中产生的总热量为Q

由能量守恒定律得:

则

由焦耳定律知

则

（3）当金属棒匀速下落时有， 

解得：

由，  

可得

点评：本题综合了电磁感应、电路、力学等知识．考查分析和解决综合题的能力，主要考查作图和读图的能力。

(1) 1A (2)3.6m/s(3) 能的转化符合守恒定律

试题分析：(1)对AB，受力分析如图，当AB所受合外力为零时，AB速度达到稳定且最大。

此时f=F=BIL      ①(1分)

I==1A   ②(2分)

(2)设AB最大速度为V，此时AB切割磁感线产生的电动势为E'，

依法拉第电磁感应定律得：E'="BLV"       ③ (1分)

依全电路欧姆定律得：I=      ④  (1分)

由③④得:V=  ⑤(2分)

(3)导体AB速度达最大后，电源消耗的电能转化为回路的电热和AB与金属框摩擦产生的内能。          ⑥   (1分)

电源消耗的功率：

P=IE=1×1.5W=1.5W           ⑦    (1分)

回路产生的热功率：

P热="I2(R+r)=12×(0.1+0.5)W=0.6W"      ⑧    (1分)

AB克服摩擦力做功的功率：

P'=fV=0.25×3.6W=0.9W           ⑨(1分)

由⑦⑧⑨可知，P= P热+P'。

可见，能的转化符合守恒定律            ⑩(1分)

点评：做此类型的关键是对导体棒运动分析，根据闭合回路欧姆定律分析解题

（1）0. 75 W

（2）轨道的半径为m。

（1）导体棒CD在F作用下向左做切割磁感线运动，在棒中产生的感应电动势为

由闭合电路的欧姆定律得导体棒CD中的电流为

当导体棒CD处于稳定状态时，CD棒所受合外力为零，此时拉力F的功率最大，即有

此时拉力F的功率为

解得

代入数值解得P="0." 75 W

（2）当滑动触头在滑动变阻器中点时，=1Ω，且导体棒CD处于稳定状态时有，得CD棒中产生的感应电动势为

此时电容器两极板间的电压为

带电小球受到平衡力作用而做匀速直线运动，设水平速度为，则有

当滑动触头在滑动变阻器的最下端时，=2Ω，且

当导体棒CD再次处于稳定状态时，有得

CD棒中产生的感应电动势为

此时电容器两极板间的电压为

由于带电小球恰好能做匀速圆周运动，则应有：

联立方程组得轨道的半径为m。

（1）根据左手定则可知，正离子向上偏，负离子向下偏，所以发电机上导体电极为正极、下导体电极为负极．   

电机的电动势E=Bav…①

（2）外电路闭合后：I==…②

发电通道内电离气体的等效电阻为：r=ρ…③

等离子电离气体等效电流受到的安培力为：F=BIa…④

等离子电离气体水平方向由平衡条件得：ab△p-BIa=0…⑤

联立①②③④⑤解得：△p==…⑥

（3）当所有进入发电机的等离子全都偏转到导体电极上形成电流时，电流达到最大值Im，

Im===nqabv…⑦

联立②⑦解得：R0=-ρ

答：（1）发电机上导体电极为正极、下导体电极为负极．电机的电动势E=Bav；

（2）发电通道两端的压强差△P为；

（3）R 0为-ρ，Im为nqabv．

（1）

（2）P

（3）电源的电能转化为导体棒的机械能和电路中产生的焦耳热之和。

（1）（10分）导体棒ab刚开始运动时的速度为零，由欧姆定律

                                      （1分）                                     

导体棒ab受安培力                  （1分）

牛顿第二定律                           （1分）

导体棒ab开始运动时的加速度             （1分）

设导体棒ab向上运动的最大速度为，当导体棒所受重力与安培力相等时，达到最大速度，回路电流为

                                 （2分）

由欧姆定律                                 （2分）

得                                   （2分）

（2）（4分）电源的输出功率                      （2分）

P              （2分）

（3）（6分）电源的电能转化为导体棒的机械能和电路中产生的焦耳热之和（1分）  

△t时间内：电源的电能 △E电=E△t△t               （1分）

导体棒ab增加的机械能 

△E机= mg△t = mg△t   （1分）

电路中产生的焦耳热Q=△t=（R+r）△t   （1分）

△t时间内，导体棒ab增加的机械能与电路中产生的焦耳热之和为△E’

△E’=△E机 + Q                        （1分）

                        △E’=mg△t + （R+r）△t  

整理得       △E’△t                         （1分）

由此得到△E电=△ E’，回路中能量守恒

见解析

【错解分析】错解一：

导体棒CD在外力作用下，会做切割磁感线运动，产生感应电动势。对导体棒AB在力F的作用下将向右做切割磁感线运动，根据右手定则可以判断出感应电动势方向向上，同理可分析出导体棒CD产生的感应电动势方向向下，对整体回路来说产生的电动势总和为，Uab=0，所以电容器两极板ab上无电压，极板间电场强度为零。

错解二：

求出电容器的电压是求电容器板间的电场强度大小的关键。由图11－7看出电容器的b板，接在CD的C端导体CD在切割磁感线产生感应电动势，C端相当于电源的正极，电容器的a接在AB的A端。导体棒AB在切割磁感线产生感应电动势，A端相当于电源的负极。导体棒AB，CD产生的电动势大小又相同，故有电容器的电压等于一根导体棒产生的感应电动势大小。

UC＝BLv＝4×0.5×0.l=0.2（V）

根据匀强电场场强与电势差的关系

由于b端为正极，a端为负极，所以电场强度的方向为b→a。

错解一：根据右手定则，导体棒AB产生的感应电动势方向向下，导体棒CD产生的感应电动势方向向上。这个分析是对的，但是它们对整个导体回路来说作用是相同的，都使回路产生顺时针的电流，其作用是两个电动势和内阻都相同的电池串联，所以电路中总电动势不能相减，而是应该相加，等效电路图如图所示。

错解二：虽然电容器a板与导体AB的A端是等势点，电容器b板与导体CD的C端是等电势点。但是a板与b板的电势差不等于一根导体棒切割磁感线产生的电动势。a板与b板的电势差应为R′两端的电压。

【正解】导体AB、CD在外力的作用下做切割磁感线运动，使回路中产生感应电流。

电容器两端电压等于R′两端电压UC= ="I" =0.2×1=0.2（V）

根据匀强电场的强度公式

回路电流流向D→C→R′→A→B→D。所以，电容器b极电势高于a极电势，故电场强度方向b→a。

【点评】从得数上看，两种计算的结果相同，但是错解二的思路是错误的，错在电路分析上。避免错误的方法是在解题之前，画出该物理过程的等效电路图，然后用电磁感应求感应电动势，用恒定电流知识求电流、电压和电场知识求场强，最终解决问题。

（1）（2）0.4N 方向向左

（1）金属杆匀减速至零

x==1(m)                              （2分）

通过电阻R的电荷量

q=                   （2分）

                              （1分）

所以=0.2（C）                         （1分）

（2）电流为最大值一半即时

                          （2分）

所以 I= 0.2（A）                              （1分）

                                  （2分）

F安=BIl=0.2（N）                            （1分）

所以 F=0                                     （1分）

当棒向左切割磁感线时

                             （1分）

所以 F= 0.4（N）方向向左                     （2分）

⑴⑵(3)

⑴ ,，              

，                 

⑵3位置时线圈速度最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有，得   

(3)由于线圈完全处于磁场中时不产生电热，线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同。

由能量守恒              

由对称性可知：         

本题考查电磁感应定律与力学的综合应用问题，线圈进入磁场区之前先根据线圈自由下落求出进入磁场的初速度，再利用感应电动势计算公式计算感应电流；再根据自由落体中的速度关系计算出最小速度；根据能量的观点可计算出整个过程产生的焦耳热；

（1）每半根导体棒产生的感应电动势为

（2）此时电压表示数即路端电压为48. 75 V（电压表示数）

（1）每半根导体棒产生的感应电动势为

（2）两根棒一起转动时，每半根棒中产生的感应电动势大小相同、方向相同（从边缘指向中心），相当于四个电动势和内阻相同的电池并联，得总的电动势和内电阻为0. 1Ω

当电键S断开时，外电路开路，电流表示数为零，电压表示数等于电源电动势，为50 V

当电键S接通时，全电路总电阻为4Ω

由闭合电路欧姆定律得电流（即电流表示数）为12. 5 A

此时电压表示数即路端电压为48. 75 V（电压表示数）

或48.75 V。