[高考物理]專(zhuān)題八_電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題----專(zhuān)題資料整合---人教版(編輯修改稿)
2024-10-22 22:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 棒的受力情況及導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)后對(duì)電路中電學(xué)參量的 “ 反作用 ” . （ 4）從宏觀上推斷終極狀態(tài) （ 5）列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程進(jìn)行求解 . 例 5.(04廣東 )如圖，在水平面上有兩條平行導(dǎo)電導(dǎo)軌 MN、 PQ,導(dǎo)軌間距離為 l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 B，兩根金屬桿 2擺在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，它們的質(zhì)量和電阻分別為 m m2和 R1 、 R2,兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ，已知：桿 1被外力拖動(dòng)，以恒定的速度 v0沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)；達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，桿 2也以恒定速度沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的電阻可忽略，求此時(shí)桿 2克服摩擦力做功的功率。 1 M N P Q 2 v0 專(zhuān)題聚焦 解法一： 設(shè)桿 2的運(yùn)動(dòng)速度為 v，由于兩桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩桿間和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ? ?0E = B l ( v v ) 1感應(yīng)電流 ? ?12EI = 2R + R桿 2作勻速運(yùn)動(dòng) ,它受到的安培力等于它受到的摩擦力 , ? ?2BI μ m g 3l ?導(dǎo)體桿 2克服摩擦力做功的功率 ? ?2P μ m g v 4?解得 22 0 1 222μ mgP μ m g [ v ( R R )]B l? ? ?1 M N P Q 2 v0 專(zhuān)題聚焦 解法二： 以 F表示拖動(dòng)桿 1的外力，以 I表示由桿 桿 2和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中的電流，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)， 對(duì)桿 1有 Fμm 1 gBIl=0 …… ⑴ 對(duì)桿 2有 BIl –μm 2 g=0 …… ⑵ 外力 F的功率 PF=Fv0 …… ⑶ 以 P表示桿 2克服摩擦力做功的功率，則有 ? ?2F 1 2 1 0P = P I ( R + R ) μ m g v 4由以上各式得 ? ?g2 0 1 222μ mgP μ m g [ v ( R R ) ] 5B l? ? ?1 M N P Q 2 v0 專(zhuān)題聚焦 專(zhuān)題聚焦 例 ，足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)， MN部分的寬度為 2L， PQ部分的寬度為 L，金屬棒 a和 b的質(zhì)量 ma=2mb=2m，其電阻大小 Ra=2Rb=2R， a和b分別在 MN和 PQ上，垂直導(dǎo)軌相距足夠遠(yuǎn)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度為 B，開(kāi)始 a棒向右速度為 v0， b棒靜止，兩棒運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持平行且 a總在 MN上運(yùn)動(dòng)， b總在 PQ上運(yùn)動(dòng)，求 a、 b最終的速度。 解： 本題由于兩導(dǎo)軌的寬度不等， a、b系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，可對(duì) a、 b分別用動(dòng)量定理。 a運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流， a、 b在安培力 的作用下，分別作減速和加速運(yùn)動(dòng) . b的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了反電動(dòng)勢(shì)。 回路的電動(dòng)勢(shì) E總 =Ea－ Eb=2BLva－ BLvb,隨著 va減小 ,vb增加 , E總 減小 . 專(zhuān)題聚焦 安培力 /( 3 )F E lB R? 總也隨之減小， /ba = F /maa = F /(2 m )故 a棒的加速度 減小， b棒的加速度 也減小。 當(dāng) E總 =0，即 2BLva=BLvb時(shí)，兩者加速度為零，兩棒均勻速運(yùn)動(dòng)，且有 vb=2va… ① 對(duì) a、 b分別用動(dòng)量定理 而 abF = 2 F 聯(lián)立以上各式可得： 0avv=30b2vv=3a a 0 F t = 2 m (v v )bbF t = m v 專(zhuān)題聚焦 例 ， abcde和 a/b/c/d/e/為兩平行的光滑軌道，其中 abcde和 a/b/c/d/e/部分為處于水平面內(nèi)的導(dǎo)軌， ab與 a/b的間距為 cd與 c/d間距的 2倍， de、 d/e部分為與水平導(dǎo)軌部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，彎軌部分處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)外 ,半徑為 R。在靠近 aa＇和 cc＇處分別放著兩根金屬棒 MN、 PQ，質(zhì)量分別為 2m和 m。為使棒 PQ沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，且通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn) ee/，在初始位置必須至少給棒 MN以多大的沖量？設(shè)兩段水平面導(dǎo)軌均足夠長(zhǎng)，PQ出磁場(chǎng)時(shí) MN仍在寬導(dǎo)軌道上運(yùn)動(dòng)。 解： 若棒 PQ剛能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn) ee＇，則由 2evm g = mR可得其在最高點(diǎn)時(shí)的速度 ev = g R棒 PQ在半圓形軌道
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