高考物理一轮复习 课时跟踪检测(四十)电磁感应中的动力学和能量问题(卷Ⅱ)(重点班)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、课时跟踪检测(四十) 电磁感应中的动力学和能量问题 (卷) B级拔高题目稳做准做1(2017上海高考)如图,光滑平行金属导轨间距为L,与水平面夹角为,两导轨上端用阻值为R的电阻相连;该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动,然后又返回到出发位置。在运动过程中,ab与导轨垂直且接触良好,不计ab和导轨的电阻及空气阻力。(1)求ab开始运动时的加速度a;(2)分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况;(3)分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短。解析:(1)ab开始运动时产生的感应电动势EBLv0回
2、路中的感应电流I杆所受安培力FABIL杆受力如图,由牛顿第二定律mgsin FAma得agsin ,方向沿导轨向下。(2)分析如下:杆上滑时:合力Fmgsin FA,与运动方向相反,杆减速;随着速度减小,FA减小,合力减小,加速度减小;因此杆做加速度减小的减速运动,到达一定高度后速度为零。在最高点:杆的速度为零,加速度为gsin ,方向沿斜面向下。杆下滑时:合力Fmgsin FA,与运动方向相同,杆加速;随着速度增加,FA增大,合力减小,加速度减小;因此杆做初速度为零、加速度减小的加速运动。(3)分析如下:上滑和下滑过程经过的位移大小相等。而上滑时杆加速度大于gsin ,下滑时杆加速度小于gs
3、in ,因此上升时的平均加速度大于下降时的平均加速度,由运动学规律可知,上滑所需时间小于下滑所需时间。答案:(1)gsin ,方向沿导轨向下(2)见解析(3)上滑时间小于下滑时间2.(2017天津高考)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁
4、场(图中未画出),MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:(1)磁场的方向;(2)MN刚开始运动时加速度a的大小;(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。解析:(1)将S接1时,电容器充电,上极板带正电,下极板带负电,当将S接2时,电容器放电,流经MN的电流由M到N,又知MN向右运动,由左手定则可知磁场方向垂直于导轨平面向下。(2)电容器完全充电后,两极板间电压为E,当开关S接2时,电容器放电,设刚放电时流经MN的电流为I,有I设MN受到的安培力为F,有FIlB由牛顿第二定律,有Fma联立式得a。(3
5、)当电容器充电完毕时,设电容器上电荷量为Q0,有Q0CE开关S接2后,MN开始向右加速运动,速度达到最大值vmax时,设MN上的感应电动势为E,有EBlvmax依题意有E设在此过程中MN的平均电流为,MN上受到的平均安培力为,有lB由动量定理,有tmvmax0又tQ0Q联立式得Q。答案:(1)垂直导轨平面向下(2)(3)3(2018内蒙古奋斗中学模拟)如图甲所示,弯折成90角的两根足够长金属导轨平行放置,形成左右两导轨平面,左导轨平面与水平面成53角,右导轨平面与水平面成37角,两导轨相距L0.2 m,电阻不计。质量均为m0.1 kg,电阻均为R0.1 的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合
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