20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題四第2講-電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用-學(xué)案-資料下載頁
2025-04-05 05:03本頁面
【正文】 質(zhì)量M＝1 kg的絕緣板靜止在水平地面上，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝，質(zhì)量m＝2 kg，長L1＝2 m，寬L2＝1 m， Ω，與絕緣板的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝、S2是邊長為L＝ m的正方形區(qū)域，S1中存在豎直向下、均勻增加的磁場B1，其變化率＝2 T/s；S2中存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場，大小為B2＝2 T．將金屬框ABCD及絕緣板均由靜止釋放，重力加速度g取10 m/s2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求釋放時(shí)：(1)金屬框ABCD所受安培力的大小與方向；(2)金屬框ABCD的加速度大?。敬鸢浮俊?1)5 N，方向水平向右 (2) m/s2【解析】 (1)釋放時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝L2，I＝，F(xiàn)＝B2IL解得F＝5 N方向水平向右．(2)假設(shè)金屬框與絕緣板能相對(duì)靜止，一起勻加速，則對(duì)整體而言F－μ1(M＋m)g＝(M＋m)a解得a＝ m/s2設(shè)此時(shí)金屬框與絕緣板間的摩擦力大小為f，由牛頓第二定律F－f＝ma解得f＝ N而金屬框與絕緣板之間的最大靜摩擦力為fm＝μ2mg＝4 N由于ffm假設(shè)成立，金屬框與絕緣板能相對(duì)靜止一起加速，金屬框此時(shí)的加速度大小為a＝ m/s2, 考向2 以“單棒＋導(dǎo)軌”模型為載體的電磁感應(yīng)問題2．(多選)(2020新課標(biāo)卷Ⅱ)如圖，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺(tái)上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直．a(chǎn)b、dc足夠長，整個(gè)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(dòng)金屬框，運(yùn)動(dòng)過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強(qiáng)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(shí)間后( BC )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【解析】 由bc邊切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢，形成電流，使得導(dǎo)體棒MN受到向右的安培力，做加速運(yùn)動(dòng)，bc邊受到向左的安培力，向右做加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)MN運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框的bc邊和導(dǎo)體棒MN一起切割磁感線，設(shè)導(dǎo)體棒MN和金屬框的速度分別為vv2，則電路中的電動(dòng)勢E＝BL(v2－v1)電路中的電流I＝＝金屬框和導(dǎo)體棒MN受到的安培力F安框＝，與運(yùn)動(dòng)方向相反，F(xiàn)安MN＝，與運(yùn)動(dòng)方向相同．設(shè)導(dǎo)體棒MN和金屬框的質(zhì)量分別為mm2，則對(duì)導(dǎo)體棒MN，＝m1a1對(duì)金屬框，F(xiàn)－＝m2a2，初始速度均為零，則a1從零開始逐漸增加，a2從開始逐漸減小．當(dāng)a1＝a2時(shí)，相對(duì)速度v2－v1＝，大小恒定．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程用速度時(shí)間圖像描述如下．綜上可得，金屬框的加速度趨于恒定值，安培力也趨于恒定值，BC選項(xiàng)正確；金屬框的速度會(huì)一直增大，導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離也會(huì)一直增大，A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．故選B、C．3.(2020新課標(biāo)卷Ⅲ)如圖，一邊長為l0的正方形金屬框abcd固定在水平面內(nèi)，空間存在方向垂直于水平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場．一長度大于l0的均勻?qū)w棒以速率v自左向右在金屬框上勻速滑過，滑動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與ac垂直且中點(diǎn)位于ac上，導(dǎo)體棒與金屬框接觸良好．已知導(dǎo)體棒單位長度的電阻為r，金屬框電阻可忽略．將導(dǎo)體棒與a點(diǎn)之間的距離記為x，求導(dǎo)體棒所受安培力的大小隨x(0≤x≤l0)變化的關(guān)系式．【答案】 F＝【解析】 當(dāng)導(dǎo)體棒與金屬框接觸的兩點(diǎn)間棒的長度為l時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E＝Blv由歐姆定律可知流過導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流為I＝式中R為這一段導(dǎo)體棒的電阻．按題意有R＝rl此時(shí)導(dǎo)體棒所受安培力大小為F＝BIl由題設(shè)和幾何關(guān)系有l(wèi)＝聯(lián)立各式得F＝, 考向3 以“雙棒＋導(dǎo)軌”模型為載體的電磁感應(yīng)問題4．(多選)(2019全國卷Ⅲ，19)如圖所示，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上．t＝0時(shí)，棒ab以初速度v0向右滑動(dòng)．運(yùn)動(dòng)過程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用vv2表示，回路中的電流用I表示．下列圖像中可能正確的是( AC )【解析】 導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流(逆時(shí)針)，導(dǎo)體棒ab受安培力F作用，速度減小，導(dǎo)體棒cd受安培力F′作用，速度增大，最終兩棒速度相等，如下圖所示．由E＝Blv知，感應(yīng)電動(dòng)勢E隨速度v的減小而減小，則感應(yīng)電流非均勻變化．當(dāng)兩棒的速度相等時(shí)，回路上感應(yīng)電流消失，兩棒在導(dǎo)軌上以共同速度做勻速運(yùn)動(dòng)．由系統(tǒng)的動(dòng)量守恒得mv0＝2mv共，v共＝，A正確；導(dǎo)體棒cd受變力作用，加速度逐漸減小，其v－t圖像應(yīng)該是曲線，B錯(cuò)誤；由前面分析知，兩導(dǎo)體棒做變速運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流變小，最后為零，但非均勻變化，C正確，D錯(cuò)誤．
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