專題動(dòng)量定理與電磁感應(yīng)地綜合應(yīng)用

文檔文檔文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案動(dòng)量定理與電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用姓名：____________【例題精講】例1：如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有阻值為R=3Ω的定值電阻；有一質(zhì)量m=0.1kg，長(zhǎng)L=0.5m，電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒ab，與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，在t=0s開(kāi)始，使ab以v0=10m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，直至ab停止，求：(1)t=0時(shí)刻，棒ab兩端電壓；(2)整個(gè)過(guò)程中R上產(chǎn)生的總熱量是多少；(3)整個(gè)過(guò)程中ab棒的位移是多少針對(duì)訓(xùn)練1-1：如圖所示，兩條相距L的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一豎直面(紙面)內(nèi)，其上端接一阻值為R的電阻；在兩導(dǎo)軌間OO′下方區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?，F(xiàn)使電阻為r、質(zhì)量為m的金屬棒ab由靜止開(kāi)始自O(shè)O′位置釋放，向下運(yùn)動(dòng)距離d后速度不再變化。(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過(guò)程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)).(1)求棒ab在向下運(yùn)動(dòng)距離d過(guò)程中回路產(chǎn)生的總焦耳熱;(2)棒ab從靜止釋放經(jīng)過(guò)時(shí)間t0下降了0.5d，求此時(shí)刻的速度大小。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案針對(duì)訓(xùn)練2-1：如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂。在緩沖車的底板上，沿車的軸線固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。緩沖車的底部，還安裝有電磁鐵（圖中未畫(huà)出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。假設(shè)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，此后線圈與軌道的磁場(chǎng)作用力使緩沖車廂減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖，一切摩擦阻力不計(jì)。求：（1）滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小以及流過(guò)線圈ab段的電流方向；（2）若緩沖車廂向前移動(dòng)一段距離后速度為零（導(dǎo)軌未碰到障礙物），則此過(guò)程線圈abcd中通過(guò)的電量和產(chǎn)生的焦耳熱各是多少；（3）緩沖車廂減速運(yùn)動(dòng)的速度v隨位移x變化的關(guān)系式。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案針對(duì)訓(xùn)練2-2：月球探測(cè)器在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸是非常困難的，探測(cè)器接觸地面瞬間速度為豎起向下的1v，大于要求的軟著陸速度0v，為此科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種叫電磁阻尼緩沖裝置，其原理如圖所示,主要部件為緩沖滑塊K和絕緣光滑的緩沖軌道MN和PQ；探測(cè)器主體中還有超導(dǎo)線圈(圖中未畫(huà)出)，能在兩軌道間產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉單匝矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。當(dāng)探測(cè)器接觸地面時(shí)，滑塊K立即停止運(yùn)動(dòng),此后線圈與軌道間的磁場(chǎng)發(fā)生作用，使探測(cè)器主體做減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖.已知裝置中除緩沖滑塊(含線圈)外的質(zhì)量為m，月球表面的重力加速度為6g，不考慮運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)。(1)當(dāng)緩沖滑塊剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí),判斷線圈中感應(yīng)電流的方向和線圈ab邊受到的安培力的方向；(2)為使探測(cè)器主體做減速運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少應(yīng)多大；(3)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0B時(shí)，探測(cè)器主體可以實(shí)現(xiàn)軟著陸,若從1v減速到0v的過(guò)程中，通過(guò)線圈截面的電量為q，求該過(guò)程所需要的時(shí)間，以及線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q。實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案針對(duì)訓(xùn)練3-3：（浙江2017年4月選考）間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，如圖所示．傾角為θ的導(dǎo)軌處于大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅰ中．水平導(dǎo)軌上的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)間靜止放置一質(zhì)量3m的“聯(lián)動(dòng)雙桿”(由兩根長(zhǎng)為l的金屬桿cd和ef，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的剛性絕緣桿連接構(gòu)成)，在“聯(lián)動(dòng)雙桿”右側(cè)存在大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ，其長(zhǎng)度大于L.質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的金屬桿ab傾斜導(dǎo)軌上端釋放，達(dá)到勻速后進(jìn)入水平導(dǎo)軌(無(wú)能量損失)，桿ab與“聯(lián)動(dòng)雙桿”發(fā)生碰撞，碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動(dòng)三桿”．“聯(lián)動(dòng)三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ并從中滑出．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好，且保持與導(dǎo)軌垂直．已知桿ab、cd和ef電阻均為R＝0.02Ω，m＝0.1kg，l＝0.5m，L＝0.3m，θ＝30°，B1＝0.1T，B＝0.2T．不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻，忽略磁場(chǎng)邊界效應(yīng)．求：(1)桿b在傾斜導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小v；(2)“聯(lián)動(dòng)三桿”進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ前的速度大小;(3)“聯(lián)動(dòng)三桿”滑過(guò)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅱ產(chǎn)生的焦耳熱Q.實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案針對(duì)訓(xùn)練3-4：某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁擊發(fā)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示。間距為L(zhǎng)=10cm的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌置于水平桌面上，導(dǎo)軌中NO和N′O′段用絕緣材料制成，其余部分均為導(dǎo)電金屬材料，兩種材料導(dǎo)軌平滑連接。導(dǎo)軌左側(cè)與匝數(shù)為100匝、半徑為5cm的圓形線圈相連，線圈內(nèi)存在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電容為1F的電容器通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)與導(dǎo)軌相連。在軌道間MPP′M′矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為2T。磁場(chǎng)右側(cè)邊界PP′與OO′間距離為a=4cm。初始時(shí)金屬棒A處于NN′左側(cè)某處，金屬棒B處于OO'左側(cè)距OO'距離為a處。當(dāng)開(kāi)關(guān)與1連接時(shí)，圓形線圈中磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化，變化率為4/BTst；穩(wěn)定后將開(kāi)關(guān)撥向2，金厲棒A被彈出，與金屬棒B相碰，并在B棒剛出磁場(chǎng)時(shí)A棒剛好運(yùn)動(dòng)到OO′處，最終A棒恰在PP′處停住。已知兩根金屬棒的質(zhì)量均為m=0.02kg、接入電路中的電阻均為0.1Ω，金厲棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻均不計(jì)，一切摩擦不計(jì)。問(wèn)：(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)與1連接時(shí)，電容器電量是多少？下極板帶什么電？(2)金屬棒A與B相碰后A棒的速度v是多少？(3)電容器所剩電量Q′是多少？實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案【習(xí)題精練】2.如圖甲所示,間距L=0.4m的金屬軌道豎直放置,上端接定值電阻R1=1Ω，下端接定值電阻R2=4Ω，其間分布著兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域:區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=3T；區(qū)域Ⅱ內(nèi)的磁場(chǎng)方向豎直向下,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=2T.金屬棒MN的質(zhì)量m=0.12kg、在軌道間的電阻r=4Ω，金屬棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8?，F(xiàn)從區(qū)域I的上方某一高度處?kù)o止釋放金屬棒,當(dāng)金屬棒MN剛離開(kāi)區(qū)域Ⅰ后B1便開(kāi)始均勻變化.整個(gè)過(guò)程中金屬棒的速度隨下落位移的變化情況如圖乙所示,“v2-x”圖象中除ab段外均為直線,oa段與cd段平行，金屬棒在下降過(guò)程中始終保持水平且與軌道間接觸良好，軌道電阻及空氣阻力忽略不計(jì)，兩磁