《（浙江選考）2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 計(jì)算題題型強(qiáng)化 第4講 加試第23題 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題七 計(jì)算題題型強(qiáng)化 第4講 加試第23題 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用學(xué)案（15頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講加試第23題電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用題型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1基本特點(diǎn)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體棒受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復(fù)始地循環(huán)，最終導(dǎo)體棒的加速度等于零，導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，要抓住a0時(shí)速度v達(dá)到最大的特點(diǎn)2基本思路例1如圖1所示，豎直平面內(nèi)有兩個(gè)半徑為r、光滑的圓弧形金屬環(huán)，在M、N處分別與距離為2r、足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接，金屬環(huán)最高點(diǎn)A處斷開不接觸金屬導(dǎo)軌ME、NF的最遠(yuǎn)端EF之間接有電阻為R的小燈泡L.在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場和，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，磁場和之間的距離為h.現(xiàn)有質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab，從金屬環(huán)

2、的最高點(diǎn)A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與金屬及軌道接觸良好已知導(dǎo)體棒下落時(shí)向下的加速度為a.導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后小燈泡亮度始終不變重力加速度為g.導(dǎo)體棒、軌道、金屬環(huán)的電阻均不計(jì)求：圖1(1)導(dǎo)體棒從A處下落時(shí)的速度v1大?。?2)導(dǎo)體棒下落到MN處時(shí)的速度v2大??；(3)將磁場的CD邊界下移一小段距離，分析導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后小燈泡的亮度變化情況，并說明原因答案(1)(2) (3)見解析解析(1)導(dǎo)體棒下落時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度為r導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：EBrv1回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流：I根據(jù)牛頓第二定律得：mgBIrma得v1(2)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后小燈泡亮度始終不變，說

3、明導(dǎo)體棒受力平衡，勻速下落，設(shè)此時(shí)導(dǎo)體棒的速度為v3，則：mgF安B2r解得v3從MN下落到CD，v222ghv32得v2(3)CD邊界下移一段距離，導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場時(shí)速度大于v3，mgN(2)(3)Fma解析(1)由右手定則可知，MN(2)t1時(shí)刻的速度：v1at1感應(yīng)電動(dòng)勢E1Bdv1感應(yīng)電流I1桿MN兩端的電壓U1I1R(3)由牛頓第二定律可得FBIdma其中IEBdvvat聯(lián)立解得Fma3(2018杭州市重點(diǎn)中學(xué)期末)如圖3所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成53角，兩導(dǎo)軌間距l(xiāng)1.0 m，導(dǎo)軌間接一個(gè)阻值為R3.0 的電阻，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)在兩平行虛線間有一與導(dǎo)軌

4、所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T，寬度d未知導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為m10.10 kg、接入電路的電阻為R16.0 ；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為m20.20 kg、接入電路的電阻為R23.0 ，它們分別垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好現(xiàn)從圖中的M、N處同時(shí)將a、b由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，且當(dāng)a剛出磁場時(shí)b正好進(jìn)入磁場(sin 530.8，cos 530.6，g取10 m/s2，a、b電流間的相互作用不計(jì))，求：圖3(1)a棒進(jìn)入磁場前的加速度大小；(2)a棒在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小；(3)a、b棒全部穿過磁場過程中，回路中產(chǎn)生的總熱量答案(1)8 m/s2(2)6 m/s(3

5、)3.6 J解析(1)由牛頓第二定律得，m1gsin m1aagsin 8 m/s2(2)a棒在磁場中受力平衡：m1gsin BIl又IEBlva解得va6 m/s(3)由(2)同樣方法可求得vb8 m/sa在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0.25 s磁場寬度dvat1.5 m回路產(chǎn)生的總熱量Q(m1m2)gdsin 3.6 J4(2018義烏市模擬)如圖4所示，間距為L、光滑的足夠長的金屬導(dǎo)軌(金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì))所在斜面傾角為，兩根同材料、長度均為L、橫截面均為圓形的金屬棒CD、PQ放在斜面導(dǎo)軌上，已知CD棒的質(zhì)量為m、電阻為R，PQ棒的圓截面的半徑是CD棒圓截面的2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)

6、軌所在平面向上，兩根勁度系數(shù)均為k、相同的彈簧一端固定在導(dǎo)軌的下端，另一端連著金屬棒CD，開始時(shí)金屬棒CD靜止，現(xiàn)用一恒力平行于導(dǎo)軌所在平面向上拉金屬棒PQ，使金屬棒PQ由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒PQ達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，彈簧的形變量與開始時(shí)相同已知金屬棒PQ開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定的過程中通過CD棒的電荷量為q，此過程可以認(rèn)為CD棒緩慢地移動(dòng)，已知題設(shè)物理量符合mgsin 的關(guān)系式，求此過程中(要求結(jié)果均用m、g、k、來表示)：圖4(1)CD棒移動(dòng)的距離；(2)PQ棒移動(dòng)的距離；(3)恒力所做的功答案(1)(2)(3)解析(1)開始時(shí)彈簧是壓縮的，當(dāng)向上的安培力增大時(shí)，彈簧的壓縮量減小，安培力等于CD棒重力平行于

7、斜面的分量時(shí)，彈簧恢復(fù)到原長，安培力繼續(xù)增大，彈簧伸長，由題意可知，當(dāng)彈簧的伸長量等于開始的壓縮量時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的彈力與原來的彈力大小相等、方向相反兩彈簧向上的彈力等于CD棒重力平行于斜面的分量，即2F彈mgsin ，彈簧的形變量為xCD棒移動(dòng)的距離sCD2x(2)PQ棒的圓截面半徑是CD棒圓截面的2倍，則mPQ4m，RPQR，在達(dá)到穩(wěn)定過程中兩棒之間距離增大s，由兩金屬棒組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢為：感應(yīng)電流為：所以，回路中通過的電荷量即CD棒中的通過的電荷量為qt由此可得兩棒距離增大值：sPQ棒沿導(dǎo)軌上滑距離應(yīng)為CD棒沿斜面上滑距離和兩棒距離增大值之和PQ棒沿導(dǎo)

8、軌上滑距離為：sPQssCD(3)CD棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，受力平衡，安培力為F安mgsin 2F彈2mgsin .金屬棒PQ達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，恒力FF安4mgsin 6mgsin 恒力做功為WFsPQ6mgsin 5(2017杭州市高三上期末)某同學(xué)在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)后，認(rèn)為電磁阻尼能夠承擔(dān)電梯減速時(shí)大部分制動(dòng)的負(fù)荷， 從而減小傳統(tǒng)制動(dòng)器的磨損如圖5甲所示，是該同學(xué)設(shè)計(jì)的電磁阻尼制動(dòng)器的原理圖電梯箱與配重質(zhì)量都為 M，通過高強(qiáng)度繩子套在半徑r1的承重轉(zhuǎn)盤上，且繩子與轉(zhuǎn)盤之間不打滑承重轉(zhuǎn)盤通過固定轉(zhuǎn)軸與制動(dòng)轉(zhuǎn)盤相連制動(dòng)轉(zhuǎn)盤上固定了半徑為r2和r3 的內(nèi)外兩個(gè)金屬圈(如圖乙)，金屬圈內(nèi)阻不計(jì)兩金屬圈之間用三根互成

9、 120的輻向?qū)w棒連接，每根導(dǎo)體棒電阻均為R. 制動(dòng)轉(zhuǎn)盤放置在一對勵(lì)磁線圈之間，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生垂直于制動(dòng)轉(zhuǎn)盤的勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為B)，磁場區(qū)域限制在120輻向角內(nèi)，如圖乙陰影區(qū)所示. 若電梯箱內(nèi)放置質(zhì)量為m的貨物一起以速度v豎直上升，電梯箱離終點(diǎn)(圖中未畫出)高度為h時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，僅開啟電磁制動(dòng)，一段時(shí)間后，電梯箱恰好到達(dá)終點(diǎn)圖5(1)若在開啟電磁制動(dòng)瞬間，三根金屬棒的位置剛好在圖乙所示位置，則此時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的電動(dòng)勢 E為多少？ 此時(shí)a與 b之間的電勢差有多大？(2)若忽略轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量，且不計(jì)其他阻力影響，則在上述制動(dòng)過程中，制動(dòng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生的熱量是多少？(3)若要提高制動(dòng)的效果，試對上述設(shè)計(jì)

10、做出兩處改進(jìn)答案見解析解析(1)設(shè)承重轉(zhuǎn)盤的角速度為，則制動(dòng)轉(zhuǎn)盤的角速度也為.則var3vbr2E聯(lián)立解得：EIUabI0.5R聯(lián)立解得：Uab(2)Qmgh(m2M)v2解得：Q(m2M)v2mgh(3)增加勵(lì)磁電流；減小金屬棒的電阻；增加金屬棒的數(shù)目(用實(shí)心的金屬材料做整個(gè)金屬盤)增加外金屬圈的半徑r3；減小內(nèi)金屬圈的半徑r2；減小承重轉(zhuǎn)盤的半徑r1.(任選兩項(xiàng)即可)6(2018金華市十校聯(lián)考)如圖6所示，PM、QN是兩根光滑圓弧導(dǎo)軌，圓弧半徑為d、間距為L，最低點(diǎn)M、N在同一水平高度，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在其上端連有一阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)有一

11、根長度稍大于L、質(zhì)量為m、阻值為R的金屬棒，從導(dǎo)軌的頂端PQ處由靜止開始下滑，到達(dá)底端MN時(shí)對導(dǎo)軌的壓力為2mg，重力加速度為g.求：圖6(1)金屬棒到達(dá)導(dǎo)軌底端MN時(shí)電阻R兩端的電壓；(2)金屬棒從導(dǎo)軌頂端PQ下滑到底端MN過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量；(3)金屬棒從導(dǎo)軌頂端PQ下滑到底端MN過程中，通過電阻R的電荷量答案(1)BL(2)(3)解析(1)在導(dǎo)軌的底端MN處，金屬棒對導(dǎo)軌的壓力FN2mg軌道對金屬棒的支持力大小為FNFN2mg則有FNmgm解得v金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLv金屬棒到達(dá)底端時(shí)電阻R兩端的電壓UBL(2)金屬棒從導(dǎo)軌頂端PQ下滑到底端MN過程中，由能量守恒定律得：mgdQmv2解得Qmgd電阻R上產(chǎn)生的熱量QRQ(3)由qItIE聯(lián)立解得q15