高二物理電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用-wenkub
2022-11-23 19:00:59 本頁面
【正文】 割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計(jì)算 ， 且要求較高 ． 幾乎是年年有考；其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場 、 電路和力學(xué) 、 熱學(xué) 、 能量及動量等知識相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時(shí)有出現(xiàn) ， 如2020年江蘇卷 1 2020年廣東卷 16 、 2020年高考上海卷 2 2020年上海卷 2 2020年江蘇卷 1 2020高考理綜北京卷 2 2020年廣東卷 1 2020年高考上海卷 2 2020年高考江蘇卷 15等 ， 試題題型全面 ， 選擇題 、 填空題 、 解答論述題都可涉及 ， 尤其是解答題因難度大 、 涉及知識點(diǎn)多 、 綜合能力強(qiáng) ， 多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度 ， 而選擇和填空題多以 一、 《 電磁感應(yīng) 》 在高考中的地位 中檔左右的試題出現(xiàn)． 1．電磁感應(yīng)問題與電路問題的綜合。認(rèn)真分析電磁感應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化，熟練地應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是求解較復(fù)雜的電磁感應(yīng)問題常用的簡便方法。 三、方法解析 1．電磁感應(yīng)中的電路分析。這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場，由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生電動勢。 ，在其上放置一矩形金屬線框 abcd， ab的邊長 L1=1m，bc的邊長 L2=， 線框的質(zhì)量 m=1kg， 電阻 R=，線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連 ， 細(xì)線與斜面平行且靠近；重物質(zhì)量 M=2kg， 離地面的高度為 H= ；斜面上 efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場 ， 方向垂直于斜面向上；已知 AB到 ef的距離為 S1=， ef到 gh的距離 S2= ， gh 到 CD 的距離為 S3= ， 取 g =10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止 開始運(yùn)動 （ 開始時(shí)刻 ， cd 與 AB邊重合 ） ， 發(fā)現(xiàn)線框 勻速穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域 ， g H= e θ d B C D M b h A Q P a c f 求：（ 1）線框進(jìn)入磁場時(shí)的速度 v0； （ 2） efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B； （ 3）線框在通過磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱 Q； （ 4）畫出線框從開始運(yùn)動到 ab邊與 CD邊重合過程中線框的速度 —— 時(shí)間圖象。金屬桿 ab垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動。將金屬桿 ab由靜止釋放 ,桿將向下運(yùn)動。將半徑為 r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律如圖 2所示， t=0時(shí)刻磁場方向垂直線圈所在平面向外。t＝ ?103J 題目 第 2頁 15 15．（ 15分）如圖所示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌MN、 PQ相距 L，在 M點(diǎn)和 P點(diǎn)間連接一個(gè)阻值為 R的電阻，在兩導(dǎo)軌間 cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為 d的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。 （ 2）棒 ab通過磁場區(qū)域的過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱。在傾角為 θ的斜導(dǎo)軌 P1P2 Q1Q2上 放置一根質(zhì)量為 m的細(xì)金 屬桿 AB，桿 AB始終垂直 于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持良好 接觸。 BLvE m ?233mRsLBREI mm ??下滑過程有 ?s i nhav ?? 22hRms i nsLBhs i nva22244222?? ???h B θ A P2 P1 P3 θ Q2 Q1 Q3 B R F D C 題目 第 2頁 第 3頁 24 24．（ 20分）如圖所示，兩根完全相同的光滑金屬導(dǎo)軌 OP、 OQ固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間的夾角為 θ＝74176。將電阻不計(jì)的金屬桿 MN放置在水平桌面上，在外力作用下， t＝ 0時(shí)刻金屬桿以恒定速度 v＝ 2m/s從 O點(diǎn)開始向右滑動。 ＝ ）求 : （ 1）在 t= ,回路中的感應(yīng)電動勢的大小 。 產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 Q N O′ B （ 1）棒 ab在離開磁場下邊界時(shí)的速度； （ 2）棒 ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱； （ 3）試分析討論 ab棒進(jìn)入磁場后可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況． 解 :（ 1） 設(shè) ab棒離開磁場邊界前做勻速運(yùn)動的速度為v，產(chǎn)生的電動勢為 E = BLv 電路中電流 rREI??對 ab棒，由平衡條件得 mg－ BIL = 0 解得 22 LB)rR(mgv ??(2) 由能量守恒定律： 20 21 mvE)dd(mg ???電解得： 442230 2 LB)rR(gm)dd(mgE ????電]2[ 442230棒 電 LB)rR(gm)dd(mgrRrE ?????題目 （ 3）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度為 v0，由 200 21 mvm g d ? 得 00 2 gdv ?棒在磁場中勻速時(shí)速度為 22 LB)rR(mgv ??則： 44220 2 LB)rR(gmd ??① 當(dāng) v0=v，即 時(shí)， 棒進(jìn)入磁場后做勻速直線運(yùn)動 44220 2 LB)rR(gmd ??② 當(dāng) v0 v，即 時(shí)， 棒進(jìn)入磁場后做先加速后勻速直線運(yùn)動 44220 2 LB)rR(gmd ??③ 當(dāng) v0＞ v，即 時(shí)， 棒進(jìn)入磁場后做先減速后勻速直線運(yùn)動 題目 第 2頁 24 24．（ 14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為 r、電阻為 R粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在 M、 N處與距離為 2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌 ME、NF相接， EF之間接有電阻 R2，已知 R1＝ 12R， R2＝4R。 （ 1） 求導(dǎo)體棒 ab從 A處下落 r/2時(shí)的加速度大?。? （ 2） 若導(dǎo)體棒 ab進(jìn)入磁場 II后棒中電流大小始終不變 ， 求磁場 I和 II這間的距離 h和 R2上的電功率 P2； （ 3） 若將磁場 II的 CD邊界略微下移 ， 導(dǎo)體棒 ab進(jìn)入磁場 II時(shí)的速度大小為 v3， 要使其在外力 F作用下做勻加速直線運(yùn)動 ， 加速度大小為 a， 求所加外力 F隨時(shí)間變化的關(guān)系式 。 設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)， MN、 PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力。 2? 的奇數(shù)倍，即 因此， d應(yīng)為 )Nk(k d)k(d ????? 12 2或212 ??① 題目 (3)由于滿足第 (2)問條件：則 MN、 PQ邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B0且方向總相反，經(jīng)短暫的時(shí)間 Δt，磁場沿 Ox方向平移的距離為 v0Δt，同時(shí)，金屬框沿Ox方向移
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