20xx屆高考二輪復(fù)習(xí)-電路與電磁感應(yīng)專題-第2講-電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用-學(xué)案(編輯修改稿)
2025-04-05 06:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動的距離在L～2L中，感應(yīng)電動勢E2＝2BLv，a點電勢低于b點，則Uab0，Uab2＝－BLv；線框向右運動的距離在2L～3L中，左側(cè)長邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E3＝3BLv，a點電勢高于b點，則Uab3＝3BLv＝BLv，故D項正確。]2．(多選)如圖甲所示，圓心為O、半徑為r、電阻為R的單匝圓形線框置于光滑水平面上，用一根水平絕緣細桿將圓環(huán)的最右端與墻面拴接，以圖中虛線為界，左、右兩側(cè)分別存在著方向如圖甲所示的勻強磁場，以垂直紙面向里的磁場方向為正，兩部分磁場的磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。則0～t0時間內(nèi)( )A．細桿對線框的力方向向右B．線框中電流沿順時針方向C．感應(yīng)電流大小為D．細桿的力逐漸增大AC [ 根據(jù)楞次定律可知，虛線左側(cè)的線框的感應(yīng)電流沿逆時針方向，而虛線右側(cè)的線框的感應(yīng)電流也沿逆時針方向，則整個線框的感應(yīng)電流方向為逆時針，故B錯誤；由左手定則可知，左、右兩側(cè)的線框均受到向左的安培力，所以細桿對線框的力方向向右，A正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，因磁場的變化，導(dǎo)致線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，結(jié)合題意可知，整個線框產(chǎn)生感應(yīng)電動勢正好是左、右兩側(cè)之和，即E＝2，再由閉合電路歐姆定律，可得感應(yīng)電流大小為I＝＝，C正確；細桿的力與線框所受的安培力平衡，即T＝B1I2r＋B2I2r＝(B1＋B2)I2r＝2B0Ir，即細桿的力大小不變，D錯誤。]命題點三 電磁感應(yīng)現(xiàn)象與力學(xué)三大規(guī)律結(jié)合 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 解題思路(2020課標(biāo)全國卷Ⅰ)(多選)如圖，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直。ab、dc足夠長，整個金屬框電阻可忽略。一根具有一定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動金屬框，運動過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行。經(jīng)過一段時間后( )A．金屬框的速度大小趨于恒定值B．金屬框的加速度大小趨于恒定值C．導(dǎo)體棒所受安培力的大小趨于恒定值D．導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值BC [本題考查電磁感應(yīng)定律與力學(xué)問題的綜合。金屬框在外力作用下向右運動過程中，由楞次定律知，導(dǎo)體棒向右運動，設(shè)某時刻金屬框的速度為v1，導(dǎo)體棒的速度為v2，導(dǎo)體棒接入電路的電阻為R，回路中感應(yīng)電動勢E＝BL(v1－v2)，由閉合電路歐姆定律得，回路中的電流I＝＝。設(shè)金屬框的質(zhì)量為m1，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m2，對金屬框，由牛頓第二定律得F－BIL＝m1a1，整理得a1＝－，對導(dǎo)體棒，由牛頓第二定律得a2＝，當(dāng)a1a2時，v1－v2增大，金屬框的加速度a1減小，導(dǎo)體棒的加速度a2增大，當(dāng)a1＝a2時，此時F＝(m1＋m2)a，a＝，v1－v2不變，回路中的電流不變，金屬框和導(dǎo)體棒所受安培力不變，兩者以相同的加速度做勻加速直線運動，故金屬框的加速度大小趨于恒定值，速度越來越大，其v－t圖像如圖所示，A錯誤，B正確；由于回路中的電流趨于恒定值，故導(dǎo)體棒所受安培力大小趨于恒定值，C正確；導(dǎo)體棒與金屬框的加速度相同時，金屬框的速度較大，由勻加速直線運動規(guī)律知，導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離越來越大，D錯誤。] 電磁感應(yīng)中的能量問題 解題思路如圖所示，足夠長的粗糙斜面與水平面成θ＝37176。放置，在斜面上虛線cc′和bb′與斜面底邊平行，且兩線間距為d＝，在cc′、bb′圍成的區(qū)域內(nèi)有垂直斜面向上的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B＝1 T；現(xiàn)有一質(zhì)量m＝10 g，總電阻為R＝1 Ω，邊長也為d＝ m的正方形金屬線圈MNPQ，其初始位置PQ邊與cc′重合，現(xiàn)讓金屬線圈以一定初速度沿斜面向上運動，當(dāng)金屬線圈從最高點返回到磁場區(qū)域時，線圈剛好做勻速直線運動。已知線圈與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ＝，取g＝10 m/s2，不計其他阻力，求：(取sin 37176。＝，cos 37176。＝)(1)線圈向下返回到磁場區(qū)域時的速度大小；(2)線圈向上離開磁場區(qū)域時的動能；(3)線圈向下通過磁場區(qū)域過程中，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱。解析： (1)金屬線圈向下勻速進入磁場時有mg sin θ＝μmg cos θ＋F安其中F安＝BId，I＝，E＝Bdv解得v＝＝2 m/s。(2)設(shè)最高點離bb′的距離為x，線圈從最高點到開始進入磁場過程做勻加速直線運動有v2＝2ax，mg sin θ－μmg cos θ＝ma線圈從向上離開磁場到向下進入磁場的過程，根據(jù)動能定理有Ek1－Ek＝μmg cos θ2x，其中Ek＝ mv2得Ek1＝mv2＋＝ J(3)線圈向下勻速通過磁場區(qū)域過程中，有mg sin θ
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