20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題5-第2講-電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用-學(xué)案-資料下載頁
2025-04-05 05:20本頁面
【正文】 應(yīng)強(qiáng)度大小為B；開始時(shí)，線框b的上邊框與勻強(qiáng)磁場的下邊界重合，線框a的下邊框到勻強(qiáng)磁場的上邊界的距離為l?，F(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，線框a恰好勻速穿越磁場區(qū)域。不計(jì)滑輪摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，sin 37176。＝，cos 37176。＝。求：(1)線框a穿出磁場區(qū)域時(shí)的電流大??；(2)線框a穿越磁場區(qū)域時(shí)的速度大?。?3)線框b進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱。[解析] (1)設(shè)繩子拉力為F，線框a勻速穿越磁場區(qū)域?qū)€框a：4mgsin θ＝F安＋F對線框b：F＝mgsin θ且F安＝BIl解得：I＝。(2)線框a勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線框a、b速度大小相等E＝BLvI＝解得：v＝。(3)設(shè)線框b進(jìn)入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱為Q，對系統(tǒng)列能量守恒方程4mglsin θ＝mglsin θ＋5mv2＋Q得Q＝mgl－。[答案] (1) (2) (3)mgl－考點(diǎn)4| 電磁感應(yīng)中的STSE問題 以科技為背景、考查電磁感應(yīng)問題[案例5] (多選)近年來，手機(jī)無線充電功能的廣泛應(yīng)用為人們提供了很大便利，如圖甲所示為手機(jī)無線充電裝置，其內(nèi)部如圖乙所示，手機(jī)和充電板內(nèi)部均安裝了金屬線圈，將手機(jī)置于通電的充電板上，便實(shí)現(xiàn)了“無線充電”。充電時(shí)，充電板接交流電源，對充電板供電，充電板內(nèi)的勵(lì)磁線圈可產(chǎn)生交變磁場，從而使手機(jī)內(nèi)的感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。若從t＝0開始，對充電板內(nèi)勵(lì)磁線圈a端通入如圖丙所示的交變電流，下列說法正確的是( )甲 乙 丙A．在手機(jī)和充電板間墊上幾張紙，也能無線充電B．t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)線圈與勵(lì)磁線圈相互吸引C．t2～t3時(shí)間內(nèi)d點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢D．t3時(shí)刻感應(yīng)線圈中電流最大AB [因紙張不影響電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故也能無線充電，選項(xiàng)A正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)，由楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場方向相同，所以感應(yīng)線圈與勵(lì)磁線圈相互吸引，選項(xiàng)B正確；t2～t3時(shí)間內(nèi)，由楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)與勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場方向相同，所以電流應(yīng)從d流向c，故d點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)電勢，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由圖丙可知，t3時(shí)刻，勵(lì)磁線圈中的i173。t圖象的斜率為0，所以感應(yīng)線圈中電流瞬時(shí)值也為0，是最小值，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 以交通工具為背景考查電磁感應(yīng)問題[案例6] 某研學(xué)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)輔助列車進(jìn)站時(shí)快速剎車的方案。如圖所示，在站臺(tái)軌道下方埋有一勵(lì)磁線圈，通電后形成豎直方向的磁場(可視為勻強(qiáng)磁場)。在車身下方固定一矩形線框，利用線框進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力，輔助列車快速剎車。已知列車的總質(zhì)量為m，車身長為s，線框的短邊ab和cd分別安裝在車頭和車尾，長度均為L(L小于勻強(qiáng)磁場的寬度)，整個(gè)線框的電阻為R。站臺(tái)軌道上勻強(qiáng)磁場區(qū)域足夠長，車頭進(jìn)入磁場瞬間的速度為v0，假設(shè)列車停止前所受鐵軌及空氣阻力的合力恒為f。已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，車尾進(jìn)入磁場瞬間，列車恰好停止。(1)求列車車頭剛進(jìn)入磁場瞬間線框中的電流大小I和列車的加速度大小a；(2)求列車從車頭進(jìn)入磁場到停止所用的時(shí)間t；(3)請你評價(jià)該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)(優(yōu)、缺點(diǎn)至少寫一種)。[解析] (1)車頭進(jìn)入磁場時(shí)線框ab邊切割磁感線，有E＝BLv0線框中的電流為I＝聯(lián)立以上兩式可得I＝線框所受的安培力為F安＝BIL，由牛頓第二定律可得F安＋f＝ma聯(lián)立各式可得a＝。(2)以列車前進(jìn)速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量定理可得－∑F安iΔti－ft＝0－mv0其中F安i＝又∑viΔti＝s聯(lián)立各式可得t＝。(3)該方案的優(yōu)點(diǎn)：利用電磁阻尼現(xiàn)象輔助剎車，可以使列車的加速度平穩(wěn)減?。豢梢詼p小常規(guī)剎車的機(jī)械磨損。該方案的缺點(diǎn)：沒有考慮列車車廂和內(nèi)部線路等也是金屬材質(zhì)，進(jìn)入磁場時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流對設(shè)備產(chǎn)生不良影響；勵(lì)磁線圈也需要耗能；線框固定在列車上增加負(fù)載且容易出現(xiàn)故障。[答案] 見解析
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