2022年高考物理總復習講義：第6講電磁感應中的力學問題

示意示意圖分析律v第6講電磁感應中的力學問題，如楞次定律、法拉第電磁感應定律、左右應用力學中的有關規(guī)律，如牛頓運動律等。要將電條v1≠0v2=0，不受其它水v=0，2桿受到恒定水平外力作件平外力作用。光滑平行導軌用光滑平行導軌B2B2桿1做變減速運動，桿2做變22t022定勻v2v1t0E電動勢為E．一粗細均勻的金屬棒電阻為R，金屬棒水平放θθθ動，則以下說法正確的是(AC)C所加勻強磁場磁感應強度的最小值為BgRsinB和B2，導軌上有一個與磁場間距等寬的金屬框cdBBvR為f，則金屬A、vmB、vmC、vm22BL222BLBLvf4BL4BLBLvf2 (C)vB2adbc[P8.]如圖a所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距個裝置處于磁感應強度B3214481216202428t/sba動，測得力F與時間t的關系如圖b所示。 (1)在圖b中畫出安培力F安大小與時間t的關系圖線 (2)求出桿的質量m和加速度a (2)對桿應用牛頓定律，得安安)，)，EBLRRR度為c。加在管道兩端截面上的壓強差恒為p，水銀以速度v沿管道方向流動時，水銀受到管道的阻力f與速度成正比，即fkv(k為已知量)。求： (1)水銀的穩(wěn)定速度v1為多大？ (2)如果將管道置于一勻強磁場中，磁場與絕緣壁垂直，磁感應強度的大小為B，方向向上，此時水銀的穩(wěn)定流速v2又是多大？(已知水銀的電阻路的影響)解111v1vk (2)感應電動勢 ER 由歐姆定律得I 由平衡條件可得pabBIbkv2 (3分)kBabc所以v2kBabc 金屬導軌位于水平面內，距離為l＝mB0.2m，在導軌的一端接有阻值為R＝av00x0xmkg的金屬直桿垂直放置 (1)電流為零時金屬桿所處的位置 (2)保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時F的方向與初解：(1)感應電動勢E＝Blv，感應電流I=E/R(3分)22ImIm0(2分)R開始時v＝v0，fBImlB2l2v0(3分)RFfmaFmafmaBlvv10m/s時，F(xiàn)＞0，方向與x軸正方向相反(2分)BT向垂直于紙面向里.現(xiàn)使線框從靜止開始自由下落，下落過程中abL1邊始abQhdQ且ab邊進入磁場前的某一時刻，線框便開始勻速B (1)通過計算說明進入磁場的過程中線框的運動情況； (2)求線框勻速運動的速度大?。?(3)求線框進入磁場過程中產生的電熱.2v2gh2100.8m/s4.0m/s②FBILN1.6NmgFBILN1.6Nmgrrm1gg③④最后勻速，直至完全進入磁場.⑤ (2)設勻速運動的速度為vm，由a=0得BL10.81.0 (3)由能量守恒，得⑥⑦a質量m=0.10kg的金屬桿aVQbab，位于兩導軌之間的金Qb應強度0.6t/st/s乙0123450壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關系如圖13乙所示。求金屬桿開始運動經 (1)通過金屬桿的感應電流的大小和方向； (2)金屬桿的速度大??； (3)外力F的瞬時功率。解:(1)由圖象可知，t5.0s時U0.40V…………(1分)此時電路中的電流(即通過金屬桿的電流)IU/R1.0A………………(1分)用右手則定判斷出，此時電流的方向由b指向a…………(1分) (2)金屬桿產生的感應電動勢EI(Rr)0.50V…………(1分)EBlvsvEBL5.0m/s……(1分) (3)金屬桿速度為v時，電壓表的示數(shù)應為URRrBlv為零的勻加速直線運動…(1分) 此時F的瞬時功率P=Fv=1.0W…………(1分)為B=0.8T。導軌的bc段長L=0.5m，其電阻r=0.4Ω金屬棒的電阻R=0.2Ω， (1)導軌運動的最大加速度； (2)導軌的最大速度； (3)定性畫出回路中感應電流隨時間變化的圖象。解：(1)判斷：當t=0時a最大2分FmgMaa=0.4m/s21分 (2)判斷：當導軌勻速運動時速度最大F－IBL－μN=0……………①N=mg－IBL………………②BLvI/AIBLvI/A由①②③聯(lián)立得v=3.75m/s0 (3)感應電流隨時間變化的I–t圖象如圖示[P24.]一個質量m=0.1kg的的斜面頂端(金屬框上邊與AA)，自靜止開始沿斜面BB寬度為d的勻強磁 (1)根據(jù)v2—s圖象所提供的信息，計算出斜面傾角θ和勻強磁場寬度d. (2)金屬框從進入磁場到穿出磁場所用的時間是多少？ (3)勻強磁場的磁感應強度多大？vv由公式v2＝2as可得金屬框的加速度根據(jù)牛頓第二定律 amgsinθ21.6 ∴Δ2L=2d=2.6-1.6=1m,d=L=0.5m 金屬框穿過磁場所用的時間t2Lv1v 勻速通過磁場所以磁感BLR應強度的大小 面，如圖甲所示(俯視圖)。當它經過安放在兩鐵軌間的線圈時，線圈便會產生一電信號，傳輸給控制中心，線圈長為L寬為b，匝數(shù)為n，線圈端的電壓信號u與時間t的關系如圖乙所示，同： (2)火車在t1時刻到t2時刻的時間內做什么運動(簡要說明理由)？ (3)上述時間內火車的加速度多大？Bb甲Lu2u10ut乙1①…………2分 (2)從t1時刻到t2時刻過程中線圈兩端產生電壓隨時間做線性變化，而火車運行速度vu，所以火車做勻加速直線運動。nBb②…………2分 (3)在t2時刻：v2u③…………3分v2v2vu2u1[P29.]如圖所示，光滑的平行金屬導軌CD與EFnL④……………3分間距為L=lm，與水接導線的電阻不計，導軌處在磁感應強度為B=0.1T、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中一根電阻為R=1Ω的金屬棒MN兩端有導電小輪裝置P．取沿導軌向下為x軸正方向．坐標原點O在CE中點．開始時棒處在x＝0位置(即與CE重合)，棒的起開始吸水，質量逐漸增大，設棒222(l)金屬棒下滑(l)金屬棒下滑CM(2)猜測金屬棒下滑過程中做的是什么性質的(2)假設做勻變速運動有mgsinBLvmaRmkxv2ax22則得：kgsin2BLaka0R (3)將數(shù)據(jù)代入a=2m/s2ENBèèxDxv2ax2212m/s＝1kg，電阻R＝0.1Ω，線框通過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平行且靠近；重物質量M＝2kg，離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh )通過計算,在右圖中畫出線框從靜止開始運動到cd邊與CD邊重合時 (不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉)，線框的速度—時間圖象. (2)線框abcd在整個運動過程中產生的焦耳熱．heQDMC0AdabcgfθB如圖所示，線框abcd由靜止沿斜面向上運動，到ab與ef線重合過程中，對M:MgTMa1ma 聯(lián)立得：①、②a1Mgmgsin205ab磁場時的速度為v0,則：2v02vv025(4.20.6)v00a1MgT s5MaTmgsinFAma2 (或列出MgmgsinFA(Mm)a2)AIEER20.5160(3分)t2t6M地，細繩松弛，線框繼續(xù)向上做減速運動，其加速度大小直到線框的cd邊離開CD線。設線框cd邊離開CD的速度為v122v1vv1v2a3s2