高考電磁感應(yīng)專題

高考電磁感應(yīng)專題ppt第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四Bv1RL（a）tvttv（b）第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，阻力最大不能超過多少？（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？（4）若t=0時(shí)，磁場(chǎng)由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過短時(shí)間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒的瞬時(shí)速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四可求得v2（1）（2）啟動(dòng)時(shí)阻力不能大于啟動(dòng)時(shí)棒所受安培力啟動(dòng)時(shí)，棒的速度為0第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（3）單位時(shí)間克服阻力所做的功大小等于阻力所做功的功率的絕對(duì)值。將（1）中求得的v2代入即可求得P克第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（4）根據(jù)牛頓第二定律（動(dòng)力學(xué)知識(shí)）由于a是與時(shí)間和速度無關(guān)的常量，因此必須是與時(shí)間無關(guān)的常量根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)所以aB=a棒=a根據(jù)已知，在t時(shí)刻導(dǎo)體棒的瞬時(shí)速度為vt，將其代入根據(jù)計(jì)算可求得a第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四如圖，一直導(dǎo)線質(zhì)量為m，長為l，電阻為r，其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上，并與之密接；棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻（圖中未畫出）；導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面，開始時(shí)，給導(dǎo)體棒一個(gè)平行于導(dǎo)軌的初速度v0.在棒的運(yùn)動(dòng)速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負(fù)載電阻的阻值使棒中的電流強(qiáng)度I保持恒定，導(dǎo)體棒一直在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值和負(fù)載電阻上消耗的平均功率。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四v0Bl第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四受力分析：導(dǎo)體棒水平方向只受安培力電流恒定，所以安培力恒定，導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動(dòng)?？梢郧蟪稣麄€(gè)電路上消耗的平均電功率第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬球，在M、N處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I和II，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時(shí)的加速度大小。（2）若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)II后棒中電流大小始終不變，求磁場(chǎng)I和II之間的距離h和R2上的電功率P2。（3）若將磁場(chǎng)II的CD邊界略微下移，導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)II時(shí)速度大小為v3，要使其在外力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式。第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）導(dǎo)體棒下落r/2時(shí)導(dǎo)體棒受到向下的重力和向上的安培力。且據(jù)分析此時(shí)重力大于安培力。由牛頓第二定律(2)進(jìn)入II后，電流大小不變，因此，進(jìn)入II后，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，可推斷出受力平衡。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四對(duì)導(dǎo)體棒從MN到CD過程使用動(dòng)能定理第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)根據(jù)牛頓第二定律終得：第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為s。一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度）的水平力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3，r＝0.2，s＝1m）第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）分析并說明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足，且棒在運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)恰好靜止，則外力F作用的時(shí)間為多少？（4）若在棒未出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)撤去外力，畫出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度隨位移的變化所對(duì)應(yīng)的各種可能的圖線。

第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)條件：電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大又有：金屬棒運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間均勻增大，因此，金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。（1）（2）受力分析：導(dǎo)體棒受向左的安培力和向右的外力。根據(jù)牛頓第二定律：第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（3）撤去外力后，導(dǎo)體棒僅在安培力作用下，做變減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)剛撤銷外力時(shí)速度為v，撤銷外力到棒靜止，金屬桿運(yùn)動(dòng)位移為x安培力是關(guān)于速度的變量，而在一個(gè)極短時(shí)間段內(nèi)可看做大小不變。對(duì)撤銷外力后直至導(dǎo)體棒停下來應(yīng)用動(dòng)量定理有(沒有用到（3）中給的式子)：可解得t=1s第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四用密度為d、電阻率為

、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框

。如圖所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場(chǎng)方向平行。設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)僅存在于相對(duì)磁極之間，其他地方的磁場(chǎng)忽略不計(jì)?？烧J(rèn)為方框的

邊和

邊都處在磁極之間，極間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。方框從靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平（不計(jì)空氣阻力）。第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）求方框下落的最大速度vm（設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域在數(shù)值方向足夠長）；（2）當(dāng)方框下落的加速度為

g/2時(shí)，求方框的發(fā)熱功率P；（3）已知方框下落時(shí)間為t時(shí)，下落高度為h，其速度為vt（vt<vm）。若在同一時(shí)間t內(nèi)，方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流I0的表達(dá)式。第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)題意得：（1）時(shí)，此時(shí)速度最大解得：第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(2)根據(jù)牛頓第二定律得：得：方框的發(fā)熱功率為：第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(3)克服安培力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。根據(jù)動(dòng)能定理得：第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（16分）如圖所示，兩平行的光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為l、

足夠長且電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌平面的傾角為

，條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“

”型裝置，總質(zhì)量為m，置于導(dǎo)軌上。導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流（由外接恒流源產(chǎn)生，圖中未圖出）。線框的邊長為d（d<l），電阻為R，下邊與磁場(chǎng)區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放，導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)區(qū)域下邊界處返回，導(dǎo)體棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直。重力加速度為g。第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四求：（1）裝置從釋放到開始返回的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q；

（2）線框第一次穿越磁場(chǎng)區(qū)域所需的時(shí)間t1

；

（3）經(jīng)過足夠長時(shí)間后，線框上邊與磁場(chǎng)區(qū)域下邊界的最大距離

m

。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2009年江蘇物理卷第15題）αd2dBv1d裝置由靜止釋放到線框剛離開磁場(chǎng)下邊界裝置的受力情況）αmgFN(右視圖）第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2009年江蘇物理卷第15題）αd2dBv1d線框剛離開磁場(chǎng)至導(dǎo)體棒到達(dá)磁場(chǎng)上邊界裝置的受力情況）αmgFN(右視圖）第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2009年江蘇物理卷第15題）αd2dBd導(dǎo)體棒穿越磁場(chǎng)過程的受力情況）αmgFN(右視圖）I第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2009年江蘇物理卷第15題）αd2dBdxm裝置沿導(dǎo)軌上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，足夠長時(shí)間后，線框在磁場(chǎng)下邊界和最大距離之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（1）對(duì)裝置從釋放到返回的過程，使用動(dòng)能定理第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四（2）設(shè)線框上邊