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《(浙江选考)2018年高考物理二轮复习-第15讲-电磁感应的综合问题讲义ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第15讲 电磁感应的综合问题电磁感应中动力学问题【典题1】如图所示,间距为L,倾角为θ的斜面导轨被分割成区域一和区域二,其区域的交界线为XY。其中区域一的匀强磁场方向垂直于斜面向下,磁感应强度大小为B1,上面放置一根质量为m1、电阻为R1的粗糙导体棒ab,导体棒刚好不下滑。在区域二中匀强磁场方向垂直于斜面向上,磁感应强度大小为B2,上面放置一根质量为m2、电阻为R2的光滑导体棒cd,由静止开始下滑。cd始终在区域二中。其中ab、cd始终与导轨垂直并且保持良好接触。重力加速度为g,B1=B2=B。2(1)从cd向下滑动到ab刚要上滑的过程中,写出cd受到的合外力F随速度v变化关系。
2、(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v1多大?(3)从cd向下滑动到ab刚要上滑的过程中,cd滑动了x距离,求此时ab杆产生的热量Q。解析:(1)对cd杆进行分析,则cd杆受到的合外力F=m2gsinθ-F安F安=BIL3(2)开始时,ab刚好不下滑,ab所受摩擦力为最大静摩擦力Ff=m1gsinθ当ab刚要上滑时,ab受力分析如下图所示:F安=m1gsinθ+Ff4解题技法导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv与导体棒的运动速度v有关,即感应电路中的电流I、导体棒所受安培力F与导体棒的运动速度v有关。若导体棒最初受力不平衡,则导体棒的运动就必然是一个动态运动过程——速度改变
3、引起受力改变,受力改变引起加速度改变,加速度改变则速度不均匀改变——运动参量都随时间不均匀变化。这类问题的分析,必须列出导体棒的动力学方程,方程中包含导体棒的运动速度v,然后根据具体模型分析速度v变化趋势(增大或减小),进而由速度v的变化分析加速度a的变化——运动性质的转折点往往是加速度a=0时。5当堂练1(2017浙江选考10月,22)如图所示,匝数N=100、截面积S=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1,其变化率k=0.80T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨,下端连接阻值R=
4、0.50Ω的电阻。一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。接通开关S后,棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。6(1)求磁感应强度B2的大小,并指出磁场方向;(2)断开开关S后撤去挡条,棒开始下滑,经t=0.25s后下降了h=0.29m,求此过程棒上产生的热量。7答案:(1)0.50T,方向垂直纸面向外(2)2.3×10-3J得B2=0.50TB2方向垂直纸面向外(2)由动量定理得Q=2.3×10-3J8电磁感应中能量问题【典题
5、2】(2017浙江温岭高三期末)如图所示,两根相距L1的平行粗糙金属导轨固定在水平面上,导轨上分布着n个宽度为d、间距为2d的匀强磁场区域,磁场方向垂直水平面向上。在导轨的左端连接一个阻值为R的电阻,导轨的左端距离第一个磁场区域L2的位置放有一根质量为m,长为L1,阻值为r的金属棒,导轨电阻及金属棒与导轨间的接触电阻均不计。某时刻起,金属棒在一水平向右的已知恒力F作用下由静止开始向右运动,已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。9(1)若金属棒能够匀速通过每个匀强磁场区域,求金属棒离开第2个匀强磁场区域时的速度v2的大小;(2)在满足第(1)小题条件时,求第n个匀强磁
6、场区域的磁感应强度Bn的大小;(3)现保持恒力F不变,使每个磁场区域的磁感应强度均相同,发现金属棒通过每个磁场区域时电路中的电流变化规律完全相同,求金属棒从开始运动到通过第n个磁场区域的整个过程中左端电阻R上产生的焦耳热Q。10(3)金属棒进入每个磁场时的速度v和离开每个磁场时的速度v'均相同,由题意可得v2=2aL2,v2-v'2=2a·2d。金属棒从开始运动到通过第n个磁场区域的过程中,有x总=L2+3nd-2d11解题技法用能量守恒的思路处理时,要熟悉一个功能关系——安培力做功与电能关系:WF=-ΔE电——安培力做负功,将其他形式能转化为电能。另外,此类问题要特别注意,具体
7、题目中问的是整个电路中产生的焦耳热还是某个支路产生的焦耳热。12当堂练2(2017浙江杭州萧山命题比赛)某同学利用电磁学知识自主设计了一款小玩具,该玩具简易模型图如图1所示,水平U形轨道,cd垂直于ae,在轨道左侧abcd区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B随时间变化如图2所示,轨道右侧区域cdef存在电磁弹射系统,当导体棒开始运动时,该系统自动开启,它能给导体棒提供水平向右大小恒为F=0.4N的推力,在轨道右侧固定一个1/4圆柱形挡板,圆柱半径R=0.1m,圆柱的中心轴线与
