高二物理電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用-資料下載頁
2024-11-12 19:00本頁面
【導(dǎo)讀】科內(nèi)綜合題的切入點(diǎn)。往往也是高考備考的難點(diǎn)?？偸菚r(shí)有出現(xiàn),在復(fù)習(xí)中要引起足夠的重視。力、分析綜合能力和推理能力，以及空間想象能力。規(guī)律，要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來應(yīng)用。式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程；當(dāng)安培力做正功時(shí)，由于這類問題中物理過程比較復(fù)雜，狀。程中的臨界點(diǎn)，求解時(shí)注意從動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行分析和解答。在電磁感應(yīng)中,切割磁。動(dòng)勢，則該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源。器可以對用電器供電。穿過閉合回路的磁場增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢。生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，叫做感生電動(dòng)勢。非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。電動(dòng)勢叫動(dòng)生電動(dòng)勢。13．如圖所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角θ=30°，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=，求：線框進(jìn)入磁場時(shí)的速度v0；efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；其加速度大小為：
【正文】 率，即 所以， ,rBRgmPPPPG 222221電 43????,rBRgmPPG 22222 16343 ??題目 第 2頁 第 3頁 (3)設(shè)導(dǎo)體棒 ab進(jìn)入磁場 II后經(jīng)過時(shí)間 t的速度大小為 tv?此時(shí)安培力大小為 RvrBF t34 22 ???由于導(dǎo)體棒 ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有 atvvt ??? 3根據(jù)牛頓第二定律，有 ,maFmgF ????即 ,maR )atv(rBmgF ???? 34 322由以上各式解得 ,mgmaR )atv(rBF ???? 34 322題目 第 2頁 第 3頁 第 4頁 15 棒 b 棒 a 磁場區(qū)域 1 B 磁場區(qū)域 2 B 磁場區(qū)域 3 B 磁場區(qū)域 4 B 磁場區(qū)域 5 B d1 d2 d2 d2 d2 θ d1 d1 d1 1（ 16分）如圖所示，間距為 l的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為 θ，導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計(jì)．場強(qiáng)為 B的條形勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁場區(qū)域的寬度為 d1，間距為 d2．兩根質(zhì)量均 為 m、有效電阻均為R的導(dǎo)體棒 a和 b放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo) 軌垂直．（設(shè) 重力加速度 為 g） ? 若 a進(jìn)入第 2個(gè)磁場區(qū)域時(shí) ， b以與 a同樣的速度進(jìn)入第 1個(gè)磁場區(qū)域 ， 求 b穿過第 1個(gè)磁場區(qū)域過程中增加的動(dòng)能 △ Ek； ?若 a進(jìn)入第 2個(gè)磁場區(qū)域時(shí)， b恰好離開第 1個(gè)磁場區(qū)域；此后 a離開第 2個(gè)磁場區(qū)域時(shí)， b 又恰好進(jìn)入第 2個(gè)磁場區(qū)域．且 a． b在任意一個(gè)磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相等．求 a穿過第 2個(gè)磁場區(qū)域過程中，兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱 Q； ?對于第?問所述的運(yùn)動(dòng)情況，求 a穿出第 k個(gè)磁場區(qū)域時(shí)的速率 v． 解：? a和 b不受安培力作用，由機(jī)械能守恒得 ?s i nm g dE k 1?? ① ? 設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入無磁場區(qū)域時(shí)的速度為 v1，剛離開無磁場區(qū)域時(shí)的速度為 v2，由能量守恒知： 在磁場區(qū)域中： ?s i nm g dmvQmv 12221 2121 ??? ② 在無磁場區(qū)域中： ?s i nm g dmvmv 22122 2121 ?? ③ 解得： ?s i n)dd(mgQ21 ??④ 題目 ? 在無磁場區(qū)域，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律： ?s i ngtvv ?? 12 ⑤ 且平均速度 tdvv 2212 ?? ⑥ 在有磁場區(qū)域，棒 a受到合力 B I ls i nmgF ?? ?⑦ 感應(yīng)電動(dòng)勢 B lv?? ⑧ 感應(yīng)電流 RB lvI2?⑨ 解得 vRlBs i nmgF 222?? ?⑩ 題目 第 2頁 根據(jù)牛頓第二定律，在 t到 t+Δt時(shí)間內(nèi)， ?? ??? tmFv ⑾ 則有： ?? ???? tmRvlBs i ngv ]2[22?⑿ 解得： 12221 2 dmRlBs i ngtvv ??? ? ⒀ 聯(lián)列⑤、⑥、⒀式解得 12212221 84 dmRlBs i ndlBm g R dv ?? ?由題意知 12212221 84 dmRlBs i ndlBm g R dvv ??? ?題目 第 2頁 第 3頁 25 25． (22分 )磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為 R，金屬框置于 xOy平面內(nèi)，長邊 MN長為 l，平行于 y軸，寬為 d的 NP邊平行于 x軸，如圖 1所示。列車 B 0 B0 x λ 2λ 圖 2 B0 M O x N P Q d l 圖 1 y z 軌道沿 Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B沿 Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為 λ，最大值為 B0，如圖 2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場以速度 v0沿 Ox方向勻速平移。 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。列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿 Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為 v（ vv0）。 (1)簡要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理； (2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出 MN、 PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及 λ與 d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式： (3)計(jì)算在滿足第 (2)問的條件下列車速度為 v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小。 解： (1) 由于列車速度與磁場平移速度不同，導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，金屬框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 , 該電流受到的安培力即為驅(qū)動(dòng)力 (2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力， MN、 PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度同為最大值且反向的地方，這會(huì)使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大，導(dǎo)致框中電流最強(qiáng)，也會(huì)使得金屬框長邊中電流受到的安培力最大。 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方向移動(dòng)的距離為 vΔt。 因?yàn)?v0v，所以在 Δt時(shí)間內(nèi) MN邊掃過磁場的面積 t)vv(lS ??? 0 在此 Δt時(shí)間內(nèi)， MN邊左側(cè)穿過 S的磁通移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化 t)vv(lBMN ????? 00② 同理，該 Δt時(shí)間內(nèi)， PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化 t)vv(lBPQ ????? 00③ 題目 第 2頁 故在 Δt內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化 MNPQ ????????④ 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 tE ????根據(jù)閉合電路歐姆定律有 REI ? ⑤ 根據(jù)安培力公式， MN邊所受的安培力 IlBF MN 0?⑥ 題目 第 2頁 第 3頁 PQ邊所受的安培力 IlBF PQ 0?根據(jù)左手定則， MN、 PQ邊所受的安培力方向相同，此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小 IlBFFF PQMN 02???⑦ 聯(lián)列解得 R)vv(lBF ?? 02204⑧ 題目 第 2頁 第 3頁 第 4頁
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