高中物理 專題15 電磁感應(yīng)力學(xué)綜合題

1、高三第二輪物理專題復(fù)習(xí)學(xué)案電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題 電磁感應(yīng)中中學(xué)物理的一個重要“節(jié)點”，不少問題涉及到力和運動、動量和能量、電路和安培力等多方面的知識，綜合性強，也是高考的重點和難點，往往是以“壓軸題”形式出現(xiàn)因此，在二輪復(fù)習(xí)中，要綜合運用前面各章知識處理問題，提高分析問題、解決問題的能力本學(xué)案以高考題入手，通過對例題分析探究，讓學(xué)生感知高考命題的意圖，剖析學(xué)生分析問題的思路，培養(yǎng)能力 例1.【2003年高考江蘇卷】如右圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)端點p、q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20 m有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強度b與時間t的關(guān)系為b=kt，比例系數(shù)k0.0

2、20 ts一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直在t=0時刻，軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每m的電阻為r00.10m，導(dǎo)軌的金屬桿緊靠在p、q端，在外力作用下，桿恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱笤趖6.0 s時金屬桿所受的安培力 解題思路 以a示金屬桿運動的加速度，在t時刻，金屬桿與初始位置的距離lat2 此時桿的速度vat 這時，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積s=ll回路中的感應(yīng)電動勢esblv而 回路的總電阻 r2lr0 回路中的感應(yīng)電流， 作用于桿的安培力fbli 解得代入數(shù)據(jù)為f1.4410-3n例2 (2000年高考試題)如右上圖所示，一對平行光滑

3、r軌道放置在水平地面上，兩軌道間距l(xiāng)0.20 m，電阻r1.0 ；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿與軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感強度b0.50t的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下現(xiàn)用一外力f沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動測得力f與時間t的關(guān)系如下圖所示求桿的質(zhì)量m和加速度a解析：導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運動，用v表示其速度，t表示時間，則有vat 桿切割磁感線，將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢eblv 在桿、軌道和電阻的閉合回路中產(chǎn)生電流i=e/r 桿受到的安培力為f安=ibl 根據(jù)牛頓第二定律，有ff安ma聯(lián)立以上各式，得由圖線上各點代入式，可解得a10m/s2，m0.1kg例

4、3 (2003年高考新課程理綜)兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感強度b0.05t的勻強磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計導(dǎo)軌間的距離l0.20 m兩根質(zhì)量均為m0.10 kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，滑動過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為r0.50在t0時刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20 n的恒力f作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動經(jīng)過t5.0s，金屬桿甲的加速度為a1.37 ms，問此時兩金屬桿的速度各為多少?本題綜合了法拉第電磁感應(yīng)定律、安培力、左手定則、牛頓第二定律、動量定理、全電路歐姆定律等知識，考查考生多角度

5、、全方位綜合分析問題的能力設(shè)任一時刻t，兩金屬桿甲、乙之間的距離為x，速度分別為vl和v2，經(jīng)過很短的時間t，桿甲移動距離v1t，桿乙移動距離v2t，回路面積改變 s(x一2t)+1tll(1-2) t 由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動勢 ebs/tb(l一2) 回路中的電流 ie2 r 桿甲的運動方程 fblima 由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等、方向相反，所以兩桿的動量(t0時為0)等于外力f的沖量 ftmlm2 聯(lián)立以上各式解得 1ft/m2r(f一ma)b2l222ftm一2r(f一ma)b2l22 代入數(shù)據(jù)得移l8.15 ms，v21.85 ms 練習(xí)1、如圖l，ab

6、和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道，其電阻可忽略不計af之間連接一阻值為r的電阻ef為一垂直于ab和cd的金屬桿，它與ab和cd接觸良好并可沿軌道方向無摩擦地滑動ef長為l，電阻可忽略整個裝置處在勻強磁場中，磁場方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強度為b，當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運動時，桿ef所受的安培力為( a ) 圖1 圖22、如圖2所示兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里、寬度為d、磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場質(zhì)量為m、電阻為r的正方形線圈邊長為l(ld)，線圈下邊緣到磁場上邊界的距離為h將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時刻的速度都是v0在整個線圈穿過磁場的全過程中(從下邊緣

7、進入磁場到上邊緣穿出磁場)，下列說法中正確的是( d )a線圈可能一直做勻速運動 b線圈可能先加速后減速c線圈的最小速度一定是mgrb2 l2d線圈的最小速度一定是 3、如圖3所示，豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abed構(gòu)成回路，導(dǎo)線所圍區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的變化的勻強磁場，螺線管下方水平面桌面上有一導(dǎo)體圓環(huán)導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感強度按圖1 511中哪一圖線所表示的方式隨時問變化時，導(dǎo)體圓環(huán)將受到向上的磁場力作用?( a )圖3 a b c d4、如圖4所示，磁感應(yīng)強度的方向垂直于軌道平面傾斜向下，當(dāng)磁場從零均勻增大時，金屬桿ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則金屬桿受到的靜摩擦力將( d ) a逐漸增大 b逐漸減小 c先逐漸增大，后逐漸減小 d先逐漸減小，后逐漸增大圖45、如圖所示，一閉合線圈從高處自由落下，穿過一個有界的水平方向的勻強磁場區(qū)(磁場方向與線圈平面垂直)，線圈的一個邊始終與磁場區(qū)的邊界平行，且保持豎直的狀態(tài)不變在下落過程中，當(dāng)線圈先后經(jīng)過位置i、時，其加速度的大小分別為a1、a2、a3( b )a a1g，a2=g，a3g balg，a2g，a3gc a1g,a2=0,a3=g da1g，a3f問： (1)cd運動的最大速度是多少? (2)當(dāng)cd達到最大速度后，電阻r消耗的電功率是多少?(3)當(dāng)cd的速度是最大速度的1/3時，cd的加速度是多少?解析：(1)以金屬棒為