高二物理：《電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用》課件（舊人教版）

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1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象和規(guī)律是高考?？嫉膬?nèi)容電磁感應(yīng)現(xiàn)象和規(guī)律是高考?？嫉膬?nèi)容,也是物理學(xué)也是物理學(xué)科內(nèi)綜合題的切入點(diǎn)。往往也是高考備考的難點(diǎn)?？苾?nèi)綜合題的切入點(diǎn)。往往也是高考備考的難點(diǎn)。電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路、力和運(yùn)動(dòng)、能量等相電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路、力和運(yùn)動(dòng)、能量等相聯(lián)系的綜合題以及有關(guān)圖象問題在近幾年的高考中聯(lián)系的綜合題以及有關(guān)圖象問題在近幾年的高考中總是時(shí)有出現(xiàn)總是時(shí)有出現(xiàn),在復(fù)習(xí)中要引起足夠的重視。電磁感在復(fù)習(xí)中要引起足夠的重視。電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用問題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的抽象思應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用問題，要求學(xué)生有較強(qiáng)的抽象思維能力，同時(shí)應(yīng)注意在學(xué)習(xí)過程中不斷提高理解能維能力，同時(shí)應(yīng)注意在學(xué)習(xí)

2、過程中不斷提高理解能力、分析綜合能力和推理能力，以及空間想象能力。力、分析綜合能力和推理能力，以及空間想象能力。 復(fù)習(xí)精要復(fù)習(xí)精要電磁感應(yīng)這部分內(nèi)容是物理重點(diǎn)內(nèi)容之一它在高考電磁感應(yīng)這部分內(nèi)容是物理重點(diǎn)內(nèi)容之一它在高考試題中比例約占試題中比例約占8%10，近年來(lái)高考對(duì)本章內(nèi)容，近年來(lái)高考對(duì)本章內(nèi)容考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，且要定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，且要求較高幾乎是年年有考；其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁求較高幾乎是年年有考；其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場(chǎng)、電路和力學(xué)、熱學(xué)、能量及動(dòng)

3、量等知識(shí)相聯(lián)系的場(chǎng)、電路和力學(xué)、熱學(xué)、能量及動(dòng)量等知識(shí)相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時(shí)有出現(xiàn)，綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時(shí)有出現(xiàn)， 如如2006年江蘇卷年江蘇卷19、2006年廣東卷年廣東卷16 、 2006年高考上年高考上海卷海卷22、2007年上海卷年上海卷23、2007年江蘇卷年江蘇卷18、2007高高考理綜北京卷考理綜北京卷24、2007年廣東卷年廣東卷18、2008年高考上海年高考上海卷卷24、2008年高考江蘇卷年高考江蘇卷15等，試題題型全面，選擇等，試題題型全面，選擇題、填空題、解答論述題都可涉及，尤其是解答題因題、填空題、解答論述題都可涉及，尤其是解答題因難度

4、大、涉及知識(shí)點(diǎn)多、綜合能力強(qiáng)，多以中檔以上難度大、涉及知識(shí)點(diǎn)多、綜合能力強(qiáng)，多以中檔以上題目出現(xiàn)來(lái)增加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以題目出現(xiàn)來(lái)增加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以一、一、電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)在高考中的地位在高考中的地位中檔左右的試題出現(xiàn)中檔左右的試題出現(xiàn) 1電磁感應(yīng)問題與電路問題的綜合。電磁感應(yīng)提供電磁感應(yīng)問題與電路問題的綜合。電磁感應(yīng)提供電路中的電源，解決這類電磁感應(yīng)中的電路問題，一電路中的電源，解決這類電磁感應(yīng)中的電路問題，一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律如右手定則、法拉第方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律如右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律等；另一方面還要考慮電路中的有關(guān)規(guī)電磁感應(yīng)定律等

5、；另一方面還要考慮電路中的有關(guān)規(guī)律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)等，有時(shí)可能還律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)等，有時(shí)可能還會(huì)用到力學(xué)的知識(shí)。會(huì)用到力學(xué)的知識(shí)。二、電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的主要問題二、電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的主要問題 2電磁感應(yīng)問題與力學(xué)問題的綜合。電磁感應(yīng)中切電磁感應(yīng)問題與力學(xué)問題的綜合。電磁感應(yīng)中切割磁感線的導(dǎo)體要運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流又要受到安培力的割磁感線的導(dǎo)體要運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流又要受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題又往往和力學(xué)問題聯(lián)系在作用，因此，電磁感應(yīng)問題又往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，一方面要考慮電一起，解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，一方面要考慮電磁學(xué)中的

6、有關(guān)規(guī)律；另一方面還要考慮力學(xué)中的有關(guān)磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律；另一方面還要考慮力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來(lái)應(yīng)用。規(guī)律，要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來(lái)應(yīng)用。電磁感應(yīng)的過程，同時(shí)總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和守電磁感應(yīng)的過程，同時(shí)總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和守恒，當(dāng)外力克服安培力做功的過程就是將其他形恒，當(dāng)外力克服安培力做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程；當(dāng)安培力做正功時(shí)，式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程；當(dāng)安培力做正功時(shí)，就有電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。認(rèn)真分析電磁感就有電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。認(rèn)真分析電磁感應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化，熟練地應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化，熟練地應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律是求解

7、較復(fù)雜的電磁感應(yīng)問題常用的簡(jiǎn)便恒定律是求解較復(fù)雜的電磁感應(yīng)問題常用的簡(jiǎn)便方法。方法。3、電磁感應(yīng)問題與能量問題的綜合。、電磁感應(yīng)問題與能量問題的綜合。2電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析和能量分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析和能量分析切割磁感線的導(dǎo)體作為一個(gè)電磁學(xué)研究對(duì)象有感應(yīng)電切割磁感線的導(dǎo)體作為一個(gè)電磁學(xué)研究對(duì)象有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、兩端電壓、電流做功、電阻發(fā)熱等動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、兩端電壓、電流做功、電阻發(fā)熱等問題；作為一個(gè)力學(xué)對(duì)象有受力、加速度、動(dòng)能、能問題；作為一個(gè)力學(xué)對(duì)象有受力、加速度、動(dòng)能、能量及其變化等問題；所以電磁感應(yīng)和力學(xué)知識(shí)發(fā)生聯(lián)量及其變化等問題；所以電磁感應(yīng)和力學(xué)知識(shí)發(fā)生聯(lián)系是必然的。由于

8、這類問題中物理過程比較復(fù)雜，狀系是必然的。由于這類問題中物理過程比較復(fù)雜，狀態(tài)變化過程中變量比較多，關(guān)鍵是能抓住狀態(tài)變化過態(tài)變化過程中變量比較多，關(guān)鍵是能抓住狀態(tài)變化過程中變量程中變量“變變”的特點(diǎn)和規(guī)律，從而確定狀態(tài)變化過的特點(diǎn)和規(guī)律，從而確定狀態(tài)變化過程中的臨界點(diǎn)，求解時(shí)注意從動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)出發(fā)，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。運(yùn)用相應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行分析和解答。三、方法解析三、方法解析1電磁感應(yīng)中的電路分析。在電磁感應(yīng)中電磁感應(yīng)中的電路分析。在電磁感應(yīng)中, 切割磁切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將

9、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源。將它們接上動(dòng)勢(shì)，則該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源。將它們接上電容器可以使電容器充電；將它們接上電阻或用電電容器可以使電容器充電；將它們接上電阻或用電器可以對(duì)用電器供電。器可以對(duì)用電器供電。穿過閉合回路的磁場(chǎng)增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。穿過閉合回路的磁場(chǎng)增強(qiáng)，在回路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。這種由于磁場(chǎng)的變化而激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)，由感這種由于磁場(chǎng)的變化而激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)，由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做感生電動(dòng)勢(shì)。生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做感生電動(dòng)勢(shì)。3、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：、感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：一段導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)一段導(dǎo)體切割

10、磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，這時(shí)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(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。014.山東泰安市山東泰安市07年第一輪質(zhì)量檢測(cè)年第一輪質(zhì)量檢測(cè)13 13如圖所示，光滑矩形斜面如圖所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角的傾角=30，在其上放置一矩形金屬線框在其上放置一矩形金屬線框abcd，ab的邊長(zhǎng)的邊長(zhǎng)L1=1m，bc的邊長(zhǎng)的邊長(zhǎng)L2=0.6m，線框的質(zhì)量，線框的質(zhì)量m=1kg，電阻，電阻R=0.1，線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平行且靠近；重物質(zhì)量行且靠近；

11、重物質(zhì)量M=2kg，離地面的高度為，離地面的高度為H= 4.8m；斜面上；斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于斜面向上；已知斜面向上；已知AB到到ef的距離為的距離為S1=4.2m，ef到到gh的的距離距離S2=0.6m，gh到到CD的距離為的距離為S3=3.8m，取，取g =10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止；現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)（開始時(shí)刻，開始運(yùn)動(dòng)（開始時(shí)刻，cd與與AB邊重合），發(fā)現(xiàn)線框邊重合），發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，勻速穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，gH=4.8me dBCDMbhAQPacf求：（求：（1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0；

12、（2）efgh區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B； （3）線框在通過磁場(chǎng)區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱）線框在通過磁場(chǎng)區(qū)域過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q； （4）畫出線框從開始運(yùn)動(dòng)到）畫出線框從開始運(yùn)動(dòng)到ab邊與邊與CD邊重合過程邊重合過程中線框的速度中線框的速度時(shí)間圖象。時(shí)間圖象。t/sv/ms-100.51.01.52.02.04.06.0解：解： （1）設(shè)）設(shè)ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，由機(jī)械能守恒得，由機(jī)械能守恒得 20212121v )mM(sin)LS(mg)LS(Mg m/s61250260241022210 ).)(.(mM)sinmM)(LS(gv （2）ab

13、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受安培力在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受安培力RvLBBILF02121 sinmgFMg T50T61010502101.).(vRg)sinmM(LB （ 3）由能量守恒：）由能量守恒：J182222 sinSmgSMgQ（4）ab邊離開邊離開ef的時(shí)間為為：的時(shí)間為為：s2166322021211.v)LS(vLSt 線框進(jìn)入磁場(chǎng)后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到線框進(jìn)入磁場(chǎng)后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到cd邊離開邊離開gh的時(shí)間為：的時(shí)間為：s206212022.vLt 題目題目t/sv/ms-100.51.01.52.02.04.06.0此時(shí)此時(shí)M剛好著地，細(xì)繩松弛，線框繼續(xù)向上做減速運(yùn)剛好著地，細(xì)繩

14、松弛，線框繼續(xù)向上做減速運(yùn)動(dòng)，直到線框的動(dòng)，直到線框的cd邊離開邊離開CD線。其加速度大小為：線。其加速度大小為：23m/s5 singmsinmga設(shè)線框設(shè)線框cd邊離開邊離開CD的速度為的速度為v12021332vv)LS(a m/s22352362233201 .)LS(avvs805263103.avvt 整個(gè)過程的速度整個(gè)過程的速度時(shí)間時(shí)間圖象如圖所示圖象如圖所示: : 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)049.西安市重點(diǎn)中學(xué)西安市重點(diǎn)中學(xué)2008屆屆4月份理綜試題月份理綜試題19 19、兩個(gè)沿水平方向且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為、兩個(gè)沿水平方向且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的的有水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁場(chǎng)

15、高度均為有水平邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁場(chǎng)高度均為L(zhǎng)一個(gè)框面與磁場(chǎng)方向垂直、質(zhì)量為一個(gè)框面與磁場(chǎng)方向垂直、質(zhì)量為m、電阻為、電阻為R、邊長(zhǎng)為邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框的正方形金屬框abcd，從某一高度由靜止，從某一高度由靜止釋放，當(dāng)釋放，當(dāng)ab邊剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，金屬框恰好做邊剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，金屬框恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下落到邊下落到GH和和JK之間的某位之間的某位置時(shí)，又恰好開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程空氣置時(shí)，又恰好開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)整個(gè)過程空氣阻力不計(jì)阻力不計(jì) 求金屬框從求金屬框從ab邊開始進(jìn)入第一個(gè)邊開始進(jìn)入第一個(gè) 磁場(chǎng)至剛剛到達(dá)第二個(gè)磁場(chǎng)下邊界磁場(chǎng)至剛剛到達(dá)第

16、二個(gè)磁場(chǎng)下邊界 JK過程中產(chǎn)生的熱量過程中產(chǎn)生的熱量QLLKEFGHJdabc解：解： 設(shè)設(shè)ab邊剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)的速度為邊剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1、安培、安培力為力為F1，因框作勻速運(yùn)動(dòng)，有，因框作勻速運(yùn)動(dòng)，有LLKEFGHJdabcF1mgmgF1BI1L REI11 EBLv1 由由、可得可得221LBmgRv 設(shè)設(shè)ab邊到達(dá)邊到達(dá)GH和和JK的之間某位置時(shí)，線框的速度為的之間某位置時(shí)，線框的速度為v2、ab邊的安培力為邊的安培力為F2、cd邊的安培力為邊的安培力為F3，LLKEFGHJdabcF2F3mgF2F3 mg2F22BI2L REI22 222BLvtE 由由、得得2

17、212441LBmgRvv 題目題目 線框線框ab從開始進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)上邊界至剛剛到達(dá)第從開始進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)上邊界至剛剛到達(dá)第二個(gè)磁場(chǎng)下邊界二個(gè)磁場(chǎng)下邊界JK的過程，由能量守恒得：的過程，由能量守恒得：222121221mvQmgLmv 由由、得：得：mgLLBRgmQ2321544223 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)059.江蘇南通市江蘇南通市2008屆第三次調(diào)研測(cè)試屆第三次調(diào)研測(cè)試13 13（14分）如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬分）如圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌導(dǎo)軌MN、PQ相距為相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌平面與水平面夾角30，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R，導(dǎo)

18、軌電阻不，導(dǎo)軌電阻不計(jì)整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻計(jì)整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為為L(zhǎng)的金屬棒的金屬棒cdcd垂直于垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌保持電接觸良好，與導(dǎo)軌保持電接觸良好，金屬金屬棒的棒的質(zhì)量為質(zhì)量為m、電阻、電阻為為r，重力加速度為，重力加速度為g，現(xiàn)將，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，當(dāng)金金屬棒由靜止釋放，當(dāng)金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s時(shí)，時(shí)，速度達(dá)到最大值速度達(dá)到最大值vm求：求：MPQcNdRB（1）金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??；）金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小；（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；

19、（3）金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為）金屬棒沿導(dǎo)軌下滑距離為s的過程中，電阻的過程中，電阻R上產(chǎn)生的電熱上產(chǎn)生的電熱解：（解：（1）金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為金屬棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a，由牛頓第二定律有由牛頓第二定律有masinmg 解得解得 singa （2）設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為）設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則金屬，則金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)棒達(dá)到最大速度時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) cosBLvEm 回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 rREI 金屬棒棒所受安培力金屬棒棒所受安培力 BILF cd棒所受合外力為零時(shí)，下滑的速度達(dá)到最大，則棒所受合外力為零時(shí)，下滑的速度達(dá)到最大

20、，則 sinmgcosF 由由式解得式解得 mv)rR(mgLB321 題目題目（3）設(shè)）設(shè)電阻電阻R上產(chǎn)生的電熱為上產(chǎn)生的電熱為Q，整個(gè)電路產(chǎn)生，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱為的電熱為Q總總，則，則總總Qmvsinmgsm 221 總總QrRRQ 由由式解得式解得）（rR)vgs(mRQm 22題目題目第第2頁(yè)頁(yè)061.北京西城區(qū)北京西城區(qū)2008年年5月抽樣月抽樣23 23（18分）如圖所示，螺線管與相距分）如圖所示，螺線管與相距L的兩豎直放的兩豎直放置的導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌處于垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度置的導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌處于垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿ab垂直導(dǎo)

21、軌，桿與導(dǎo)軌接垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)。螺線管橫截面積為觸良好，并可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)。螺線管橫截面積為S，線圈匝數(shù)為，線圈匝數(shù)為N，電阻為，電阻為R1，管內(nèi)有水平向左的變化，管內(nèi)有水平向左的變化磁場(chǎng)。已知金屬桿磁場(chǎng)。已知金屬桿ab的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，電阻為，電阻為R2，重力加，重力加速度為速度為g不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，不計(jì)空氣阻力，忽略螺線管不計(jì)空氣阻力，忽略螺線管磁場(chǎng)對(duì)桿磁場(chǎng)對(duì)桿ab的影響。的影響。aBbB0（1）為使）為使ab桿保持靜止，求通過桿保持靜止，求通過ab的電流的大小的電流的大小和方向；和方向；（2）當(dāng)）當(dāng)ab桿保持靜止時(shí)，求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感桿

22、保持靜止時(shí)，求螺線管內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B的變化率；的變化率；（3）若螺線管內(nèi)方向向左的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的）若螺線管內(nèi)方向向左的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率變化率 （k0）。將金屬桿）。將金屬桿ab由靜止釋放由靜止釋放,桿將向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)桿的速度為桿將向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)桿的速度為v時(shí)，仍在向下做加時(shí)，仍在向下做加速運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)桿的加速度的大小速運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)桿的加速度的大小, 設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng).ktB 解：解： （1）以）以ab為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件 mg = B0I L求出求出LBmgI0 通過通過ab桿電流方向?yàn)橛蓷U電流方向?yàn)橛蒪到到a （2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

23、）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 tBNStNE 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律 21RREI 求出求出 LNSBRRmgtB021)( 題目題目（3）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律NSktBNSE 1ab桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2 = B0Lv總電動(dòng)勢(shì)總電動(dòng)勢(shì) E總總 = E1 + E2感應(yīng)電流感應(yīng)電流21總RREI 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律maFmg 安培力安培力 F = B0 I L 求出求出 )()(2100RRmLvBNSkLBga 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)062.北京市海淀區(qū)二模反饋題北京市海淀區(qū)二模反饋題2323高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖高頻焊

24、接是一種常用的焊接方法，圖1是焊接的是焊接的原理示意圖。將半徑為原理示意圖。將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間隨時(shí)間t 的變化規(guī)律如圖的變化規(guī)律如圖2所示，所示，t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長(zhǎng)度上的直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長(zhǎng)度上的電阻電阻R0=1.010-3 m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部

25、分電阻的焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度倍，焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對(duì)電阻的影響。變化對(duì)電阻的影響。rO待焊接工件待焊接工件焊縫焊縫線圈線圈接高頻電源接高頻電源圖圖1（1）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，在圖）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，在圖3中畫中畫出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的出感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t 圖象（以逆時(shí)針方向電流圖象（以逆時(shí)針方向電流為正）；為正）；（2）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；（3）求）求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱圖圖2圖圖30i/A24791368t/10-2s

26、52.00B/Tt/10-2s2 358-2.014796解：（解：（1）環(huán)形金屬工件電阻為環(huán)形金屬工件電阻為R=2 rR0+9 2 rR0=20 rR0=6.28 10-3在在0-2T/3時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 V2862.rtBE 電流為電流為A10013 .REI由楞次定律得到電流方向逆時(shí)針，由楞次定律得到電流方向逆時(shí)針，I-t關(guān)系圖象如圖關(guān)系圖象如圖4所示所示.1357圖圖4i/A0t/10-2s246891000題目題目（2）設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為）設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I效效，在一個(gè)，在一個(gè)周期內(nèi)周期內(nèi) 3222效TRIRTI 解得：解得：816A

27、A361000效 I（3）在）在t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為 而而 R=9 2 rR0=5.65 10-3解得：解得：Q=I2Rt1.13 103J題目題目第第2頁(yè)頁(yè)065.08年南京一中第三次模擬年南京一中第三次模擬1515（15分）如圖所示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌分）如圖所示，光滑的平行水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距相距L，在，在M點(diǎn)和點(diǎn)和P點(diǎn)間連接一個(gè)阻值為點(diǎn)間連接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間的電阻，在兩導(dǎo)軌間cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向上、寬為面豎直向上、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

28、為B。一質(zhì)量為一質(zhì)量為m、電阻為、電阻為r、長(zhǎng)度也剛好為、長(zhǎng)度也剛好為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)左邊界相距垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)左邊界相距d0?，F(xiàn)用一個(gè)?，F(xiàn)用一個(gè)水平向右的力水平向右的力F拉棒拉棒ab，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒，使它由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒ab離開磁場(chǎng)前已做勻速離開磁場(chǎng)前已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，棒直線運(yùn)動(dòng)，棒ab與導(dǎo)軌與導(dǎo)軌始終保持良好接觸，導(dǎo)始終保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，軌電阻不計(jì)，RMNPQabcdefd0dBFOx F 隨隨 ab 與初始位置的距離與初始位置的距離 x 變化的情況如圖，變化的情況如圖，F(xiàn)0已知。求：已知。求：（1）棒）棒ab離開磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度。離

29、開磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度。（2）棒）棒ab通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱。耳熱。（3）試證明：棒）試證明：棒ab通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，通過電通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，通過電阻阻R的電量與拉力的電量與拉力F的大小無(wú)關(guān)。的大小無(wú)關(guān)。 F0 xF02F0d0d0+d解解:（1） 設(shè)離開右邊界時(shí)棒設(shè)離開右邊界時(shí)棒ab速度為速度為v，則有，則有 BLv rRI 020 BILF解得：解得： 2202LB)rR(Fv （2）在）在ab棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理：棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理： 000122dFFW 0212201 mvWdFW安安由功能關(guān)系：

30、由功能關(guān)系： 安安電電WE 解得：解得： 4422000電2223LB)rR(mF)dd(FE 題目題目（3）tBLdtE rREI rRBLdtIq 所以，通過電阻所以，通過電阻R的電量與拉力的電量與拉力F的大小無(wú)關(guān)。的大小無(wú)關(guān)。題目題目第第2頁(yè)頁(yè)064. 08年福建省十大名校高考模擬試題年福建省十大名校高考模擬試題16 16（15分）如圖所示，在方向豎直向上、磁感應(yīng)分）如圖所示，在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩條相互平行且相距的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩條相互平行且相距L的的光滑金屬導(dǎo)軌光滑金屬導(dǎo)軌P1P2P3 Q1Q2Q3，兩導(dǎo)軌間用阻值為，兩導(dǎo)軌間用阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌

31、的電阻連接，導(dǎo)軌P2P3、Q2Q3在同一水平面上，在同一水平面上，P2Q2P2P3，傾斜導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌均用相切的一小段，傾斜導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌均用相切的一小段光滑圓弧連接，其長(zhǎng)度可以略去不計(jì)。在傾角為光滑圓弧連接，其長(zhǎng)度可以略去不計(jì)。在傾角為 的的斜導(dǎo)軌斜導(dǎo)軌P1P2- Q1Q2上上放置一根質(zhì)量為放置一根質(zhì)量為m的細(xì)金的細(xì)金屬桿屬桿AB，桿，桿AB始終垂直始終垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持良好于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持良好接觸。接觸。hBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC現(xiàn)用沿現(xiàn)用沿P1P2方向的拉力方向的拉力F施加于桿施加于桿AB，使桿，使桿AB在高在高h(yuǎn)處由靜止開始向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)桿處由靜止開始向下

32、做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)桿AB運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)到到P2Q2處時(shí)撤去拉力，最終在處時(shí)撤去拉力，最終在CD處停下，測(cè)得處停下，測(cè)得CD與與P2Q2之間的距離為之間的距離為s不計(jì)導(dǎo)軌和桿不計(jì)導(dǎo)軌和桿AB的電阻，不計(jì)的電阻，不計(jì)空氣阻力。求：空氣阻力。求： 桿桿AB下滑的過程中通過電阻下滑的過程中通過電阻R的電荷量的電荷量q； 桿桿AB運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到P2Q2處時(shí)的速度大小處時(shí)的速度大小v 回路中的最大感應(yīng)回路中的最大感應(yīng)電流電流Im和桿和桿AB在斜導(dǎo)軌在斜導(dǎo)軌上的加速度大小上的加速度大小ahBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC解：解： 設(shè)桿設(shè)桿AB下滑過程中所用的時(shí)間為下滑過程中所用的時(shí)間為t則下滑則下滑過程中的

33、平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)tE 平均電流平均電流 REI 又又 tIq 由由解得解得Rq 而而 cotLhB 由由可得可得RcotBLhq 題目題目 設(shè)桿設(shè)桿AB在在P2Q2處的速度大小為處的速度大小為v。在水平導(dǎo)軌上。在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，由動(dòng)量定理得運(yùn)動(dòng)的過程中，由動(dòng)量定理得mvtLIB 又又 tIq 與與式同理可得式同理可得 RBLsRq 由由解得解得 mRsLBv22 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)桿桿AB運(yùn)動(dòng)到水平軌道的運(yùn)動(dòng)到水平軌道的P2Q2處時(shí)，回路中的感應(yīng)處時(shí)，回路中的感應(yīng)電流最大。電流最大。BLvEm 233mRsLBREImm 下滑過程有下滑過程有 sinhav 22hR

34、msinsLBhsinva22244222 hBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)052.2008年北京東城區(qū)第一次模擬試題年北京東城區(qū)第一次模擬試題24 24（20分）如圖所示，兩根完全相同的光滑金屬導(dǎo)分）如圖所示，兩根完全相同的光滑金屬導(dǎo)軌軌OP、OQ固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間的夾角為固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間的夾角為74，導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為，導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為r00.10/m。導(dǎo)軌所在。導(dǎo)軌所在空間有垂直于桌面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)隨時(shí)間變空間有垂直于桌面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)隨時(shí)間變化，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度化，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系為的關(guān)系為B=

35、k/t ，其，其中比例系數(shù)中比例系數(shù)k2Ts。將電阻不計(jì)的金屬桿。將電阻不計(jì)的金屬桿MN放置在放置在水平桌面上，在外力作用下，水平桌面上，在外力作用下，t0時(shí)刻金屬桿以恒定時(shí)刻金屬桿以恒定速度速度v2m/s從從O點(diǎn)開始向右滑動(dòng)。在滑動(dòng)過程中保持點(diǎn)開始向右滑動(dòng)。在滑動(dòng)過程中保持MN垂直于兩導(dǎo)軌間夾角的平分線，且與導(dǎo)軌接觸良垂直于兩導(dǎo)軌間夾角的平分線，且與導(dǎo)軌接觸良好。（已知導(dǎo)軌和金屬桿均足夠長(zhǎng)，好。（已知導(dǎo)軌和金屬桿均足夠長(zhǎng)，sin370.6，cos370.8）求）求:（1）在）在t=6.0s時(shí)時(shí),回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;（2）在）在t=6.0s時(shí)時(shí),金屬桿金屬桿MN所

36、受安培力的大小所受安培力的大小;（3）在）在t6.0s時(shí)時(shí),外力對(duì)金屬桿外力對(duì)金屬桿MN所做功的功率。所做功的功率。解：解：MBONPQv（ 1）經(jīng)時(shí)間）經(jīng)時(shí)間t 時(shí)，金屬桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為時(shí)，金屬桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為ttanvtL322 回路所圍的面積為回路所圍的面積為232tvtLS 回路的總電阻為回路的總電阻為t.cosvtrR50220 解法一：解法一： 金屬桿（有效長(zhǎng)度）切割磁感線產(chǎn)生感金屬桿（有效長(zhǎng)度）切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：E1BLv12V V62 StBE根據(jù)楞次定律可判斷其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的根據(jù)楞次定律可判斷其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的方

37、向?yàn)轫槙r(shí)針方向?yàn)轫槙r(shí)針由由兩式可得回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小兩式可得回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E=E1+E2=6V 產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。題目題目解法二：解法二： 23tS,tkB ktttkBS332 Vk)kt(62333 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)解法三：解法三： SB V)(SBSB)SB(6126 說(shuō)明：說(shuō)明： Vkttk)t(tkSBE1262332 動(dòng)動(dòng)Vktt )(kt(tkSBE63313222 ）（感感故故t=6s時(shí)，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為時(shí)，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為 V6612 )(E題目題目第第2

38、頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)（2）金屬桿）金屬桿MN所受安培力的大小為所受安培力的大小為F安安=BIL 由閉合電路歐姆定律可知回路中的電流由閉合電路歐姆定律可知回路中的電流REI 聯(lián)立聯(lián)立得得F安安=12N （3）外力對(duì)金屬桿）外力對(duì)金屬桿MN所做功的功率為所做功的功率為P外外F外外v 由于金屬桿由于金屬桿MN以恒定速度向右滑動(dòng)有以恒定速度向右滑動(dòng)有 F安安=F外外 聯(lián)立聯(lián)立 、 、 解得解得 P外外=122=24W 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)第第4頁(yè)頁(yè)066.珠海市珠海市2008年高考模擬考試年高考模擬考試19 19（18分）如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌分）如圖，豎直放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ

39、相距相距L，在，在M點(diǎn)和點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的的電阻，在兩導(dǎo)軌間電阻，在兩導(dǎo)軌間 OO1O1 O 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為軌平面向里、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B一質(zhì)量為一質(zhì)量為m，電阻為，電阻為r的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab垂直擱在導(dǎo)軌垂直擱在導(dǎo)軌上，與磁場(chǎng)上邊邊界相距上，與磁場(chǎng)上邊邊界相距d0現(xiàn)使現(xiàn)使ab棒由靜止開始釋放，棒棒由靜止開始釋放，棒ab在離開在離開磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)（棒磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下落過程中始終保持水平，導(dǎo)軌電阻落過程中始終保持

40、水平，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）求：不計(jì)）求：RPMabd0dOO1O1QNOB（1）棒）棒ab在離開磁場(chǎng)下邊界時(shí)的速度；在離開磁場(chǎng)下邊界時(shí)的速度；（2）棒）棒ab在通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；在通過磁場(chǎng)區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱；（3）試分析討論）試分析討論ab棒進(jìn)入磁場(chǎng)后可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)后可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況情況解解:（1） 設(shè)設(shè)ab棒離開磁場(chǎng)邊界前做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為棒離開磁場(chǎng)邊界前做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E = BLv電路中電流電路中電流 rREI 對(duì)對(duì)ab棒，由平衡條件得棒，由平衡條件得mgBIL = 0解得解得22LB)rR(mgv (2) 由能量守恒定律：由能

41、量守恒定律：2021mvE)dd(mg 電解得：解得：4422302LB)rR(gm)dd(mgE 電2442230棒電LB)rR(gm)dd(mgrRrE 題目題目（3）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為）設(shè)棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0，由，由20021mvmgd 得得002gdv 棒在磁場(chǎng)中勻速時(shí)速度為棒在磁場(chǎng)中勻速時(shí)速度為22LB)rR(mgv 則：則：442202LB)rR(gmd 當(dāng)當(dāng)v0=v，即，即 時(shí)，時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)442202LB)rR(gmd 當(dāng)當(dāng)v0 v，即，即 時(shí)，時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先加速后勻速直線運(yùn)動(dòng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先加速后勻速直線運(yùn)動(dòng)442

42、202LB)rR(gmd 當(dāng)當(dāng)v0v，即，即 時(shí)，時(shí)，棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先減速后勻速直線運(yùn)動(dòng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)后做先減速后勻速直線運(yùn)動(dòng) 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)GK004.2008年高考物理上海卷年高考物理上海卷24 24（14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、電阻為電阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處與距離為處與距離為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌、電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌ME、NF相接，相接，EF之間接有電阻之間接有電阻R2，已知，已知R112R，R24R。在。在MN上方及上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下方有水平方向

43、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I和和II，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B?，F(xiàn)有質(zhì)量為?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)、電阻不計(jì)rhBACDBEFR2R1baMN的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點(diǎn)，從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。已知接觸良好，設(shè)平行導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。已知導(dǎo)體棒下落導(dǎo)體棒下落r/2時(shí)的速度大小為時(shí)的速度大小為v1，下，下落到落到MN處時(shí)的速度大小為處時(shí)的速度大小為v2。（1）求導(dǎo)體棒）求導(dǎo)體棒ab從從A處下落處下落r/2時(shí)的加速度大??；時(shí)的加速度大??；（2

44、）若導(dǎo)體棒）若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)II后棒中電流大小始終后棒中電流大小始終不變，求磁場(chǎng)不變，求磁場(chǎng)I和和II這間的距離這間的距離h和和R2上的電功率上的電功率P2；（3）若將磁場(chǎng)）若將磁場(chǎng)II的的CD邊界略微下移，導(dǎo)體棒邊界略微下移，導(dǎo)體棒ab進(jìn)進(jìn)入磁場(chǎng)入磁場(chǎng)II時(shí)的速度大小為時(shí)的速度大小為v3，要使其在外力，要使其在外力F作用作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，求所加外，求所加外力力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式。隨時(shí)間變化的關(guān)系式。解：（解：（1）以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，棒在磁場(chǎng)以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，棒在磁場(chǎng)I中切割磁感線，棒中切割磁感線，棒中產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，

45、導(dǎo)體棒中產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)體棒ab從從A下落下落r/2時(shí)，導(dǎo)時(shí)，導(dǎo)體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二體棒在重力與安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律，得定律，得，rL,maLBImg3式中1 ，總11總1113RvrBREI 式中式中 ,RRRRR4412642總1 由以上各式可得到由以上各式可得到 ,RmvrBga431221 題目題目（2）當(dāng)導(dǎo)體棒）當(dāng)導(dǎo)體棒ab通過磁場(chǎng)通過磁場(chǎng)II時(shí)，若安培力恰好等時(shí)，若安培力恰好等于重力，棒中電流大小始終不變，即于重力，棒中電流大小始終不變，即 ,RvrBrRvrBBrBImgtt并22并4222 式中式中,RRRRR3412482并

46、解得解得,rBmgRrBmgRvt2222并434 導(dǎo)體棒從導(dǎo)體棒從MN到到CD做加速度為做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有,ghvvt2222 得得 ,gvrBgmRh2329224422 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率為,rBRgmmgvPtG222243 根據(jù)能量守恒定律，此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)根據(jù)能量守恒定律，此時(shí)導(dǎo)體棒重力的功率全部轉(zhuǎn)化為電路中的電功率，即化為電路中的電功率，即所以，所以， ,rBRgmPPPPG222221電43 ,rBRgmPPG2222216343 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)(3)設(shè)導(dǎo)體棒設(shè)導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)

47、進(jìn)入磁場(chǎng)II后經(jīng)過時(shí)間后經(jīng)過時(shí)間t的速度大小為的速度大小為tv 此時(shí)安培力大小為此時(shí)安培力大小為RvrBFt3422 由于導(dǎo)體棒由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有atvvt 3根據(jù)牛頓第二定律，有根據(jù)牛頓第二定律，有,maFmgF 即即,maR)atv(rBmgF 34322由以上各式解得由以上各式解得,mgmaR)atv(rBF 34322題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)第第4頁(yè)頁(yè)GK005.2008年高考江蘇卷年高考江蘇卷15 棒棒b棒棒a磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域1 B磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域2 B磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域3 B磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域4 B磁場(chǎng)區(qū)域磁場(chǎng)區(qū)域5 Bd1d2d2d2d2d1d

48、1d115、（、（16分）如圖所示，間距為分）如圖所示，間距為l的兩條足夠長(zhǎng)的平的兩條足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，導(dǎo)軌光滑且電阻忽，導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計(jì)場(chǎng)強(qiáng)為略不計(jì)場(chǎng)強(qiáng)為B的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為直，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d1，間距為，間距為d2兩根質(zhì)量均兩根質(zhì)量均為為m、有效電阻均為、有效電阻均為R的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒a和和b放在放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直（設(shè)軌垂直（設(shè)重力加速度重力加速度為為g）若若a進(jìn)入第進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b以與以與a同樣的速度進(jìn)入同樣的速度進(jìn)入第第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)

49、域，求個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，求b穿過第穿過第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中增加個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中增加的動(dòng)能的動(dòng)能Ek；若若a進(jìn)入第進(jìn)入第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b恰好離開第恰好離開第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域；此后域；此后a離開第離開第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，b 又恰好進(jìn)入第又恰好進(jìn)入第2個(gè)個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域且磁場(chǎng)區(qū)域且ab在任意一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域或無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域在任意一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域或無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相等求的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相等求a穿過第穿過第2個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中，個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域過程中，兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q；對(duì)于第對(duì)于第問所述的運(yùn)動(dòng)情況，求問所述的運(yùn)動(dòng)情況，求a穿出第穿出第k個(gè)磁場(chǎng)區(qū)個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速率域時(shí)的速率

50、v 解：解：a和和b不受安培力作用，由機(jī)械能守恒得不受安培力作用，由機(jī)械能守恒得 sinmgdEk1 設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為v1，剛離開，剛離開無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度為v2，由能量守恒知：，由能量守恒知：在磁場(chǎng)區(qū)域中：在磁場(chǎng)區(qū)域中： sinmgdmvQmv122212121 在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域中：在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域中： sinmgdmvmv221222121 解得：解得： sin)dd(mgQ21 題目題目在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律： singtvv 12且平均速度且平均速度tdvv2212 在有

51、磁場(chǎng)區(qū)域，棒在有磁場(chǎng)區(qū)域，棒a受到合力受到合力BIlsinmgF 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Blv 感應(yīng)電流感應(yīng)電流RBlvI2 解得解得vRlBsinmgF222 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)根據(jù)牛頓第二定律，在根據(jù)牛頓第二定律，在t到到t+t時(shí)間內(nèi)，時(shí)間內(nèi)， tmFv則有：則有： tmRvlBsingv222 解得：解得：122212dmRlBsingtvv 聯(lián)列聯(lián)列、式解得式解得1221222184dmRlBsindlBmgRdv 由題意知由題意知1221222184dmRlBsindlBmgRdvv 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)GK007.2008年高考理綜天津卷年高考理綜天津卷25 25(22分分)

52、磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工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(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下具。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)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，電阻端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為為R，金屬框置于，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為長(zhǎng)為l，平行，平行于于y軸，寬為軸，寬為d的的NP邊平行于邊平行于x軸，如圖軸，如圖1所示。列車所示。列車B0-B0 x2圖圖2B0MOxNPQdl圖圖1yz軌道沿軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B

53、沿沿Ox方向按正弦規(guī)律分方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為布，其空間周期為，最大值為，最大值為B0，如圖如圖2所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度以速度v0沿沿Ox方向勻速平移。方向勻速平移。設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，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)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)作用下沿動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v（vv，所以在，所以在t時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)MN邊掃過磁場(chǎng)的面積邊掃過磁場(chǎng)的面積

54、t)vv( lS 0 在此在此t時(shí)間內(nèi)，時(shí)間內(nèi)，MN邊左側(cè)穿過邊左側(cè)穿過S的磁通移進(jìn)金屬的磁通移進(jìn)金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化框而引起框內(nèi)磁通量變化t)vv( lBMN 00同理，該同理，該t時(shí)間內(nèi)，時(shí)間內(nèi)，PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化起框內(nèi)磁通量變化t)vv( lBPQ 00題目題目第第2頁(yè)頁(yè)故在故在t內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化 MNPQ 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(shì)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(shì)的大小的大小 tE 根據(jù)閉合電路歐姆定律有根據(jù)閉合電路歐姆定律有 REI 根據(jù)安培力公式，根據(jù)安培力公式，MN邊所受的安培力邊所受的安培力 IlBFMN0 題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)P(yáng)Q邊所受的安培力邊所受的安培力 IlBFPQ0 根據(jù)左手定則，根據(jù)左手定則，MN、PQ邊所受的安培力方向相同，邊所受的安培力方向相同，此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小此時(shí)列車驅(qū)動(dòng)力的大小IlBFFFPQMN02 聯(lián)列解得聯(lián)列解得 R)vv(lBF 02204題目題目第第2頁(yè)頁(yè)第第3頁(yè)頁(yè)第第4頁(yè)頁(yè)