高考中关于物理导体运动的大题通常会涉及到电场力、电势能、电势、导体运动速度、加速度、动量、动能等方面的知识。具体题目可能会涉及到导体的运动轨迹、电场力做功、能量转化和守恒等问题。以下是一个可能的例子:
【题目】
一个长为L的导体棒,在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω绕垂直于其平面的轴旋转。磁场方向垂直于纸面向里,大小为B。开始时导体棒静止在光滑水平面上。求:
(1)导体棒开始运动时的加速度;
(2)导体棒在t秒时的速度;
(3)导体棒在t秒时的动能。
解答过程中可能会用到以下物理规律:牛顿第二定律、导体棒切割磁场的感应电动势公式、动能的定义式等。
需要注意的是,具体的题目可能会根据高考的命题风格和要求而有所不同,因此以上只是一个可能的例子。另外,对于这类题目,解题的关键是要能够正确分析导体棒的运动过程,并运用相关的物理规律进行求解。
题目:
一导体棒在均匀磁场中运动,运动方向与竖直方向成一定角度θ。已知导体棒的质量为m,长度为L,电阻为R。磁场方向垂直于纸面向里,大小为B。导体棒在受到恒定的外力F作用下,从静止开始沿斜面下滑。求导体棒下滑的最大速度v和最大加速度amax。
【分析】
导体棒在运动过程中受到重力、支持力和安培力。由于导体棒在磁场中运动,会产生感应电流,从而受到安培力。
1. 导体棒在运动过程中,当速度达到最大时,加速度为零,此时受力平衡,根据牛顿第二定律求解最大速度和最大加速度。
2. 根据导体棒的运动情况,求出感应电动势和感应电流,再根据安培力公式求解安培力。
【解答】
设最大速度为v,最大加速度为amax。
1. 当导体棒速度达到最大时,受力平衡,根据牛顿第二定律有:
(F - mg sinθ - BIL) = 0
其中I为电流,L为导体棒的长度,方向垂直于纸面向里。
解得:
I = (F - mg sinθ) / (B L)
安培力:F' = BIL = (F - mg sinθ) B L
由于导体棒做匀加速运动,所以加速度为:amax = F'/ma = (F - mg sinθ) B L / m
2. 当导体棒速度达到最大时,速度最大,根据动能定理有:
(F - mg sinθ)(L - v²/2g) = 0
解得:v = sqrt((2gL(F - mg sinθ)) / (F - mg sinθ))
【说明】
本题主要考查了导体运动中的受力分析、牛顿第二定律、动能定理等知识。解题的关键是要理解导体棒在磁场中运动会产生感应电流,从而受到安培力。同时要注意速度最大时受力平衡,加速度为零。
希望这个例子能够帮助你更好地理解导体运动的相关知识。