浙江鸭2019高考物理二轮复习专题七计算题题型强化第4讲加试第23题电磁感应规律的综合应用学案.doc
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1、第4讲加试第23题电磁感应规律的综合应用题型1电磁感应中的动力学问题1基本特点导体棒运动产生感应电动势感应电流通电导体棒受安培力合外力变化加速度变化速度变化周而复始地循环,最终导体棒的加速度等于零,导体棒达到稳定运动状态,要抓住a0时速度v达到最大的特点2基本思路例1如图1所示,竖直平面内有两个半径为r、光滑的圆弧形金属环,在M、N处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨ME、NF相接,金属环最高点A处断开不接触金属导轨ME、NF的最远端EF之间接有电阻为R的小灯泡L.在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场和,磁感应强度大小均为B,磁场和之间的距离为h.现有质量为m的导体棒ab,从金属环
2、的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与金属及轨道接触良好已知导体棒下落时向下的加速度为a.导体棒进入磁场后小灯泡亮度始终不变重力加速度为g.导体棒、轨道、金属环的电阻均不计求:图1(1)导体棒从A处下落时的速度v1大小;(2)导体棒下落到MN处时的速度v2大小;(3)将磁场的CD边界下移一小段距离,分析导体棒进入磁场后小灯泡的亮度变化情况,并说明原因答案(1)(2) (3)见解析解析(1)导体棒下落时,导体棒切割磁感线的有效长度为r导体棒内产生的感应电动势:EBrv1回路中产生的感应电流:I根据牛顿第二定律得:mgBIrma得v1(2)导体棒进入磁场后小灯泡亮度始终不变,说
3、明导体棒受力平衡,匀速下落,设此时导体棒的速度为v3,则:mgF安B2r解得v3从MN下落到CD,v222ghv32得v2(3)CD边界下移一段距离,导体棒ab进入磁场时速度大于v3,mgN(2)(3)Fma解析(1)由右手定则可知,MN(2)t1时刻的速度:v1at1感应电动势E1Bdv1感应电流I1杆MN两端的电压U1I1R(3)由牛顿第二定律可得FBIdma其中IEBdvvat联立解得Fma3(2018杭州市重点中学期末)如图3所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成53角,两导轨间距l1.0 m,导轨间接一个阻值为R3.0 的电阻,导轨电阻忽略不计在两平行虚线间有一与导轨
4、所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B1.0 T,宽度d未知导体棒a的质量为m10.10 kg、接入电路的电阻为R16.0 ;导体棒b的质量为m20.20 kg、接入电路的电阻为R23.0 ,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场(sin 530.8,cos 530.6,g取10 m/s2,a、b电流间的相互作用不计),求:图3(1)a棒进入磁场前的加速度大小;(2)a棒在磁场中运动的速度大小;(3)a、b棒全部穿过磁场过程中,回路中产生的总热量答案(1)8 m/s2(2)6 m/s(3
5、)3.6 J解析(1)由牛顿第二定律得,m1gsin m1aagsin 8 m/s2(2)a棒在磁场中受力平衡:m1gsin BIl又IEBlva解得va6 m/s(3)由(2)同样方法可求得vb8 m/sa在磁场中运动时间t0.25 s磁场宽度dvat1.5 m回路产生的总热量Q(m1m2)gdsin 3.6 J4(2018义乌市模拟)如图4所示,间距为L、光滑的足够长的金属导轨(金属导轨的电阻不计)所在斜面倾角为,两根同材料、长度均为L、横截面均为圆形的金属棒CD、PQ放在斜面导轨上,已知CD棒的质量为m、电阻为R,PQ棒的圆截面的半径是CD棒圆截面的2倍,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导
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