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 加試計(jì)算題23題 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件.ppt

第4講加試計(jì)算題23題電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 專題七計(jì)算題題型強(qiáng)化 題型2動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 題型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 命題預(yù)測 1 2017 浙江 七彩陽光 聯(lián)考 半徑為2r的圓形金屬導(dǎo)軌固定在一水平面內(nèi) 一根長也為2r 電阻為r的金屬棒oa一端與金屬導(dǎo)軌接觸良好 另一端固定在中心轉(zhuǎn)軸上 現(xiàn)有方向 俯視 如圖1所示 大小為b1的勻強(qiáng)磁場 中間半徑為r的地方無磁場 另有一水平金屬導(dǎo)軌mn用導(dǎo)線連接金屬圓環(huán) m n 用導(dǎo)線連接中心軸 導(dǎo)軌上放置一根金屬棒cd 其長度l與水平金屬導(dǎo)軌寬度相等 金屬棒cd的電阻2r 質(zhì)量為m 與水平導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 水平導(dǎo)軌處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場b2中 金屬棒cd通過細(xì)繩 定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連 重物放置在水平地面上 所有接觸都良好 金屬棒cd受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 忽略其他摩擦和其他電阻 重力加速度為g 則 圖1 1 2 1 若金屬棒oa以角速度 0順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 俯視 求 感應(yīng)電動(dòng)勢及接在水平導(dǎo)軌上的理想電壓表的電壓 答案 解析 1 2 答案見解析 電壓表示數(shù)uv i 2r b1 0r2 2 若金屬棒oa順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 俯視 的角速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為 kt 求 重物離開地面之前支持力隨時(shí)間變化的表達(dá)式 答案 解析 1 2 答案見解析 重物離開地面之前受力平衡fn ft mg 所以fn mg 1 2 2 2017 金華市高二上期末 如圖2甲所示 在粗糙的水平面上有一滑板 滑板上固定著一個(gè)用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線繞成的正方形閉合線圈 匝數(shù)n 10 邊長l 0 4m 總電阻r 1 滑板和線圈的總質(zhì)量m 2kg 滑板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 前方有一長4l 高l的矩形區(qū)域 其下邊界與線圈中心等高 區(qū)域內(nèi)有垂直線圈平面的水平勻強(qiáng)磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如圖乙所示的規(guī)律變化 現(xiàn)給線圈施加一水平拉力f 使線圈以速度v 0 4m s勻速通過矩形磁場 t 0時(shí)刻 線圈右側(cè)恰好開始進(jìn)入磁場 g 10m s2 求 模擬訓(xùn)練 圖2 1 2 1 2 1 t 0 5s時(shí)線圈中通過的電流 答案 解析 答案0 4a 解析線圈切割磁感線 1 2 2 線圈左側(cè)進(jìn)入磁場區(qū)域前的瞬間拉力f的大小 答案 解析 答案10 8n 解析線圈因勻速運(yùn)動(dòng)將要全部進(jìn)入前 上邊導(dǎo)線所受向下的總安培力f2 nbi1l 0 8n滑動(dòng)摩擦力ff mg f2 10 4n故拉力 f f1 ff 10 8n 1 2 3 線圈通過圖中矩形區(qū)域的整個(gè)過程中拉力f的最大值與最小值之比 答案 解析 答案54 49 解析線圈左側(cè)進(jìn)入磁場區(qū)域后的瞬間拉力有最小值fmin 線圈上邊受到向上的最大安培力f3 nbi2l 0 4n此時(shí)拉力fmin mg f3 9 8n所以最大值與最小值之比為54 49 規(guī)律總結(jié) 1 電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問題的基本特點(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a 0時(shí)速度v達(dá)到最大的特點(diǎn) 2 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理電磁感應(yīng)問題的基本思路 命題預(yù)測 1 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3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(duì)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3 1 2 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 答案 解析 1 2 答案見解析 uab i 0 5r 1 2 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 答案見解析 答案 解析 1 2 3 若要提高制動(dòng)的效果 試對(duì)上述設(shè)計(jì)做出兩處改進(jìn) 答案見解析 答案 解析 1 2 解析增加勵(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 2 2017 浙江名校新高考聯(lián)盟聯(lián)考 平行直導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分組成 導(dǎo)軌間距l(xiāng) 0 5m pq是分界線 傾斜部分傾角為 30 pq右側(cè)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場b2 1t pq左側(cè)存在著垂直于水平面但方向未知 大小也為1t的勻強(qiáng)磁場b1 如圖4所示 質(zhì)量m 0 1kg 電阻r 0 1 的兩根金屬細(xì)桿ab和cd垂直放于該導(dǎo)軌上 其中ab桿光滑 cd桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 導(dǎo)軌底端接有r 0 1 的電阻 開始時(shí)ab cd均靜止于導(dǎo)軌上 現(xiàn)對(duì)ab桿施加一水平向左的恒定外力f 使其向左運(yùn)動(dòng) 當(dāng)ab桿向左運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí)開始做勻速直線運(yùn)動(dòng) 此時(shí)cd剛要開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng) 仍保持靜止 再經(jīng)t 0 4s撤去外力f 最后ab桿靜止在水平導(dǎo)軌上 整個(gè)過程中電阻r的發(fā)熱量為q 1 0j 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 g 10m s2 模擬訓(xùn)練 圖4 1 2 1 判斷b1磁場的方向 答案見解析 解析由左手定則可判斷cd桿中電流從d流向c 即ab桿中電流從a流向b 由右手定則可判斷 b1的方向?yàn)樨Q直向下 答案 解析 1 2 2 剛撤去外力f時(shí)ab桿的速度v的大小 答案見解析 解析當(dāng)cd即將開始向上運(yùn)動(dòng)時(shí) cd桿受力平衡 可得 b2icdl mgsin mgcos 得 icd 2 5aiab 2icd由閉合電路歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可得 v 1 5m s 1 2 答案 解析 3 求ab桿的最大加速度a和加速過程中的位移x的大小 答案見解析 答案 解析 1 2 解析當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)ab桿受力平衡 即f b1iabl解得f 2 5n而ab桿剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)水平方向只受拉力作用 此時(shí)加速度最大f ma a 25m s2對(duì)ab桿進(jìn)行受力分析 ab桿從開始到最后 其初 末速度都為0 由動(dòng)能定理可得fx w安 0 0 w安 6q解得x 2 4mx x vt 1 8m 1 2 規(guī)律總結(jié) 1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵守能量守恒定律 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能 一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的 從電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理來區(qū)分 分為兩種情況 1 單純的磁場變化 磁能 電能 電路中的內(nèi)能 或其他形式的能 2 導(dǎo)體切割磁感線 機(jī)械能 電能 電路中的內(nèi)能 或其他形式的能