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电磁感应力学综合题
高三第二轮物理专题复习学案
——电磁感应中的力学问题
电磁感应中中学物理的一个重要“节点”,不少问题涉及到力和运动、动量和能量、电路和安培力等多方面的知识,综合性强,也是高考的重点和难点,往往是以“压轴题”形式出现.因此,在二轮复习中,要综合运用前面各章知识处理问题,提高分析问题、解决问题的能力.
本学案以高考题入手,通过对例题分析探究,让学生感知高考命题的意图,剖析学生分析问题的思路,培养能力.
例1.【2003年高考江苏】如右图所示,两根平行金属导P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离=0.20 m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知B与时间t的关系为B=kt,比例系数k020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑t=0时刻,m的电阻为r10Ω/m,导轨的P、Q端,在外力作用下,杆恒定的加速度t=6.0 s时金属
[解题思路] 以示金属杆运动的加速度,在L=at2
此时杆的速度vat
这时,杆与导轨构成的回路的面积S=L回路中的感应电动势ES+Blv
而
回路的总 R=2Lr0
回路中的感应电流, 作用于杆的安培力FBlI
解得代入数据为F1.44×10-3N
例2. (2000年高考试)如右图所示,一对平行光滑RL=0.20 m,电阻R1.0 Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动.测F与时间t的关系如下图所示.求杆的质量m和a.
解析:导体杆在轨道上做匀加速直线运t表示时间,则有at ①
杆切割磁感线,将产生感应电动势EBLv ②
在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流I=E/R 杆受到的安培力为F安=IBL ⑥
由图线上各点代入⑥式,可解得
a=10m/s2,m=0.1kg
例3. (2003年高考新课程理综)两根平行的B=0.05T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离l=0.20 m.两根质量均为m10 kg的平行金属杆甲、乙可R=0.50Ω.在t时刻,两杆都处于静止20 N的恒力F作用t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37 m/s,问此时两金属杆的?
本题综合了法拉第电磁感应定律、安
设任一时刻t,两金属杆甲、乙之间x,速度分别为l和2,经过很短的时间△t,1△t,杆乙移动距离t,回路面积改变
S=[(x一2△t)+ν1△t]l—lχ=(ν1-ν2) △t
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势
B△S/△t=Bι(νl一2)
回路中的电流
/2 R
杆甲的运动方程
F—Bi=ma
由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以两杆的动量(时为)等于外力F的冲量.
mνl+mν2
联立以
ν1=[Ft/m+2R(F一)/B22]/2
2=[Ft/m一2(F一)/B22]/2
代入数据得移l=8.15 m/s,2=1.85 m/s
.如图l,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,其电阻可忽略不计.af之间连接一阻值为Ref为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.ef长为,B,当施外力使杆ef以v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为( ).
图1 图2
2、如图所示·两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电阻为R的正方形线圈边长为L(Ld),线圈下边缘到磁场上边界的距离为h.将线圈由静止释放,其下v0在整个线圈穿过磁场的全过程中(从下边缘进入磁场到),下列说法中正确的是( ).
A·线圈可能一直做匀速运动 B.线圈可能先加速后减速
C.线圈的最小速度一定是mgR/B2 L2
D.线圈的最小速度一定是3、如图所示,竖直放置的螺线管与导线abed构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化abcd所围区域内磁场的磁感强度按图1 5—11中哪?( A ).
A B C D
4、如图所示,磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下,当磁场从零均匀ab始终处于静止状态,则金属杆受到的静摩擦力将( ).
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先逐渐增大,后逐渐减小
D.先逐渐减小,后逐渐增大
如图所示,一闭合线圈从高处自由落下,穿过一个有界的水平方向的匀强磁场区(磁场方向与线),线圈
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