物理一輪復(fù)習(xí)課件：電磁感應(yīng)復(fù)習(xí)

電磁感應(yīng)綜合問題復(fù)習(xí)

（電磁驅(qū)動專題）上海磁懸浮列車，最高運行時速可達500km/h復(fù)興號高鐵列車最高運行時速可達300km/h，“懸浮”：電磁懸浮系統(tǒng)，利用排斥力使車體懸浮，減小阻力磁懸浮列車與軌道脫離，磁懸浮列車的驅(qū)動力來源？電磁驅(qū)動如圖所示，水平面上固定兩平行金屬軌道，其右端接一電阻，軌道的電阻不計。金屬桿固定在絕緣小車底部，靜止放置于軌道上，金屬桿與軌道垂直。矩形勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向下。如何使小車在安培力作用下運動？以金屬桿為對象，提出（了解）有關(guān)電磁驅(qū)動中力與運動的問題？電磁驅(qū)動典型模型：磁場中的導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運動，F(xiàn)v0BRv0B變化或磁場運動產(chǎn)生與磁場運動方向一致的安培力。金屬桿電磁驅(qū)動中的力與運動問題如圖所示，水平面上固定兩平行金屬軌道，軌道相距為d，其右端接一阻值為R的電阻，軌道足夠長且電阻不計。金屬桿質(zhì)量為m，電阻為r，勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下。金屬桿先固定，當(dāng)磁場區(qū)域以速度v0勻速向左運動時，釋放金屬桿，不計其它阻力，桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。問題1：金屬桿釋放瞬間，金屬桿所受安培力大??？BRMNQPv0問題2：金屬桿速度為v1時（仍在磁場中），金屬桿的加速度大小、方向

方向：向左如圖所示，水平面上固定兩平行金屬軌道，軌道相距為d，其右端接一阻值為R的電阻，軌道電阻不計。金屬桿質(zhì)量為m，電阻為r，勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下。金屬桿先固定，當(dāng)磁場區(qū)域以速度v0勻速向左運動時，釋放金屬桿，不計其它阻力，桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。BRMNQPv0

v1

動量定理：如圖所示，水平面上固定兩平行金屬軌道，軌道相距為d，其右端接一阻值為R的電阻，軌道電阻不計。金屬桿質(zhì)量為m，電阻為r，勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下。金屬桿先固定，當(dāng)磁場區(qū)域以速度v0勻速向左運動時釋放金屬桿，不計其它阻力，桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。問題3：磁場右邊界MN與金屬桿的距離為x0，磁場區(qū)域MNPQ完全經(jīng)過金屬桿后，金屬桿的速度v2X相對x0BRMNQPv0RBMNQPv0

v2如圖所示，水平面上固定兩平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌相距為d，其右端接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌的電阻不計。金屬桿質(zhì)量為m，電阻為r，勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下。金屬桿先固定，當(dāng)磁場區(qū)域以速度v0勻速向左運動時釋放金屬桿，不計其它阻力，桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。問題4：金屬桿在離開磁場前已達到最大速度，求：①金屬桿的最大速度收尾速度a=0②若金屬桿受到恒定的阻力f，金屬桿的最大速度BRMNQPv0

f問題5：金屬桿靜止，所受阻力恒為f，若t=0時，磁場由靜止開始以加速度a0做勻加速運動。金屬桿的v-t圖像可能是

RBMNa0ABDvtOC磁場速度大于v時，金屬桿開始運動

a桿<a0時a桿=a0時，磁場速度小于v時，金屬桿靜止不動

CvtO金屬桿以a桿=a0勻加速ΔvIFAa桿不變Δv

不變

I不變FAB1B2B1B2B1B2v=0

dv01.單棒→導(dǎo)線框2.方向相反的磁場（陰、陽磁場）

3.磁場寬度L=導(dǎo)體框?qū)挾萳2d另一角度看：單棒，長度變?yōu)樵鹊?倍若B1=B2=B0，線框速度為v1時，安培力大小為：：v1BRv0Ll如何增大安培力？在B、d、R總、?v均相同情況下FF金屬桿如果匝數(shù)有n匝，安培力表示為：2.某科研機構(gòu)在研究磁懸浮列車時，把驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型：固定在試驗列車下端的線圈可視為一個單匝矩形純電阻金屬框abcd，軌道區(qū)域內(nèi)固定有一系列獨立線圈，通電后產(chǎn)生如圖所示的勻強磁場B1和B2，二者方向相反，

金屬框ad邊長與磁場寬度相等。已知ab邊長L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，試驗車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。試驗時，固定在軌道上線圈依次獨立通電，等效于金屬框所在區(qū)域的

磁場以速度v0=10m/s勻速向右移動，懸浮狀態(tài)下試驗車運動時受到恒定阻力f=0.20N，求：（1）t=0時刻，試驗車靜止，試驗車的加速度的大小

單棒（等效長度為2L）

線圈abcd試驗小車2.某科研機構(gòu)在研究磁懸浮列車時，把驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型：固定在試驗列車下端的線圈可視為一個單匝矩形純電阻金屬框abcd，軌道區(qū)域內(nèi)固定有一系列獨立線圈，通電后產(chǎn)生如圖所示的勻強磁場B1和B2，二者方向相反，

金屬框ad邊長與磁場寬度相等。已知ab邊長L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，試驗車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。試驗時，固定在軌道上線圈依次獨立通電，等效于金屬框所在區(qū)域的磁場以速度v0=10m/s勻速向右移動，懸浮狀態(tài)下試驗車運動時受到恒定阻力f=0.20N，求：（2）試驗車的最大速率vm

線圈abcd試驗小車某科研機構(gòu)在研究磁懸浮列車時，把驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型：固定在試驗列車下端的線圈可視為一個單匝矩形純電阻金屬框abcd，軌道區(qū)域內(nèi)固定有一系列獨立線圈，通電后產(chǎn)生如圖所示的勻強磁場B1和B2，二者方向相反，

金屬框ad邊長與磁場寬度相等。已知ab邊長L=0.20m、總電阻R=1.6Ω，試驗車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。試驗時，固定在軌道上線圈依次獨立通電，等效于金屬框所在區(qū)域的磁場以速度v0=10m/s勻速向右移動，懸浮狀態(tài)下試驗車運動時受到恒定阻力f=0.20N，求：（3）假設(shè)兩磁場由靜止開始向右做勻加速運動來啟動實驗車，當(dāng)兩磁場運動的時間為t=40s時，實驗車正在向右做勻加速直線運動，此時實驗車的速度為v=4m/s，兩磁場開始運動到實驗車開始運動所需要的時間t0

3.某研究小組在研究電磁驅(qū)動與材料性能的關(guān)系時，設(shè)計了如圖所示的裝置：足夠長的絕緣水平面上靜置一長為L，質(zhì)量為M的拱形導(dǎo)體，其前后表面是形狀相同的平行的鋁板，鋁板的厚度為b，與水平面的動摩擦因數(shù)為μ。一質(zhì)量為m的磁鐵在外力作用下以恒定速度v通過該導(dǎo)體。穿越導(dǎo)體時，磁鐵兩端面與兩鋁板的間距始終保持恒定，磁鐵端面是邊長為d（d遠(yuǎn)小于L）的正方形，當(dāng)磁鐵穿越導(dǎo)體時，因磁鐵距離鋁板很近，磁鐵端面正對兩鋁板區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，鋁板的高度為h(h＞d)，電阻率為ρ。為研究問題方便，鋁板中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計。求：（1）磁鐵完全進入時，導(dǎo)體恰好運動，磁鐵速度v多大(最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力）；

dvd××××××××××××bLhd磁鐵等效電路單桿切割模型ddb如圖所示，足夠長的絕緣水平面上靜置一長為L，質(zhì)量為M的拱形導(dǎo)體，其前后表面是形狀相同的平行的鋁板，鋁板的厚度為b，與水平面的動摩擦因數(shù)為μ。一質(zhì)量為m的磁鐵在外力作用下以恒定速度v通過該導(dǎo)體。穿越導(dǎo)體時，磁鐵兩端面與兩鋁板的間距始終保持恒定，磁鐵端面是邊長為d（d遠(yuǎn)小于L）的正方形，當(dāng)磁鐵穿越導(dǎo)體時，因磁鐵距離鋁板很近，磁鐵端面正對兩鋁板區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，鋁板的高度為h(h＞d)，電阻率為ρ。為研究問題方便，鋁板中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計，求：（2）若v=v0，磁鐵經(jīng)過時間t1剛離開導(dǎo)體，此時拱形導(dǎo)體的速度v1bLd磁鐵h如圖所示，足夠長的絕緣水平面上靜置一長為L，質(zhì)量為M的拱形導(dǎo)體，其前后表面是形狀相同的平行的鋁板，鋁板的厚度為b，與水平面的動摩擦因數(shù)為μ。一質(zhì)量為m的條形磁鐵在外力作用下以恒定速度v通過該導(dǎo)體。穿越導(dǎo)體時，磁鐵兩端面與兩鋁板的間距始終保持恒定，磁鐵端面是邊長為d（d遠(yuǎn)小于L）的正方形，當(dāng)磁鐵穿越導(dǎo)體時，因磁鐵距離鋁板很近，磁鐵端面正對兩鋁板區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，鋁板的高度為h(h＞d)，電阻率為ρ。為研究問題方便，鋁板中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計。求：（3）若v=v0，磁鐵經(jīng)過時間t2運動到導(dǎo)體內(nèi)部某處時，拱形導(dǎo)體恰好到達最大速度，求此時拱形導(dǎo)體的位移xbLd磁鐵hB0B0B0B0dv0Bv0設(shè)計阻尼類電磁感應(yīng)綜合題

實質(zhì)：單棒，電磁驅(qū)動類問題

BRMNQPv0金屬桿金屬框金屬塊祝同學(xué)們6月高考取得優(yōu)異成績！(2016天津高考)電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖所示，將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為θ。一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好勻速穿過，穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運動相同。磁鐵端面是邊長為d的正方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，鋁條的高度大于d，電阻率為ρ。為研究問題方便，鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計，假設(shè)磁鐵進入鋁條間以后，減少的機械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為g。（1）求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I；（2）若兩鋁條的寬度均為b，推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時速度v的表達式；（3）在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度b'>b的鋁條，磁鐵仍以速度v進入鋁條間，試簡要分析說明磁鐵在鋁條間運動時的加速度和速度如何變化。磁懸浮列車如何制動呢？電磁阻尼

(天津高考)電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運行安全性的輔助制動裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖所示，將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為θ。一質(zhì)量為m的條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好勻速穿過，穿過時磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運動相同。磁鐵端面是邊長為d的正方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，鋁條的高度大于d，電阻率為ρ。為研究問題方便，鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計，假設(shè)磁鐵進入鋁條間以后，減少的機械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為g。（1）求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I；（2）若兩鋁條的寬度均為b，推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時速度v的表達式；（3）在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度b'>b的鋁條，磁鐵仍以速度v進入鋁條間，試簡要分析說明磁鐵在鋁條間運動時的加速度和速度如何變化。dvd××××××××××××外電路暢通，題設(shè)電阻R＝0等效大量長d的并聯(lián)切割桿等效切割桿有電阻（電源內(nèi)阻）b(1)(2)(3)b↑→v收尾↓做加速度減小的減速運動，最終小于初速的勻速屬于單桿切割模型等效電路屬于收尾速度磁懸浮列車是一種高速行駛，最高運行時速可達500km/h，主要得益于兩個重要系統(tǒng)：一是電磁懸浮系統(tǒng)，利用磁場產(chǎn)生磁力使車體懸浮，從而消除機車與軌道間的摩擦。二是電磁驅(qū)動系統(tǒng)，由于車輪與導(dǎo)軌脫離?很顯然不能依靠軌道間摩擦力作為動力，人們想到采用電磁驅(qū)動的方式，借助于機車與空間磁場的位置相對變化產(chǎn)生巨大的電磁驅(qū)動力，從而使列車得以高速運動。要想清晰地探究磁懸浮列車的動力學(xué)規(guī)律，必須從電磁驅(qū)動原理及磁懸浮列車的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析入手如何利用電、磁知識求解驅(qū)動力大小

如何電磁驅(qū)動原理獲得磁懸浮列車的加速過程的速度、位移？如何提升磁懸浮列車的驅(qū)動力？圖（甲）是磁懸浮試驗車與軌道示意圖，圖（乙）是固定在車底部金屬框abcd（車廂與金屬框絕緣）與軌道上運動磁場的示意圖。水平地面上有兩根足夠長的平行直導(dǎo)軌PQ和MN，導(dǎo)軌間有豎直（垂直紙面）方向等