人教版高考物理一轮总复习精品课件 第十一章 电磁感应 专题6 电磁感应现象中的综合应用问题.ppt

【对点演练】10.如图甲所示,绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN,相距为L=0.5m,ef右侧导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,磁感应强度B的大小如图乙变化。开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置,ab棒与cd棒平行,ab棒离水平面高度为h=0.2m,cd棒与ef之间的距离也为L,ab棒的质量为m1=0.2kg,有效电阻为R1=0.05Ω,cd棒的质量为m2=0.1kg,有效电阻为R2=0.15Ω,设a、b棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计,重力加速度g取10m/s2。(1)求0~1s时间段通过cd棒的电流大小与方向。(2)假如在1s末,同时解除对ab棒和cd棒的锁定,稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度做匀速直线运动,试求这一速度的大小。(3)在第(2)问的条件下,ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速运动的过程中,ab棒产生的热量为多少?11.如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。在匀强磁场区域内,有一对光滑平行金属导轨,处于同一水平面内,导轨足够长,导轨间距L=1m,电阻可忽略不计。质量均为m=1kg,电阻均为R=2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好。先将PQ暂时锁定,金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由静止开始以加速度a=0.4m/s2向右做匀加速直线运动,5s后保持拉力F的功率不变,直到棒以最大速度vm做匀速直线运动。(1)求棒MN的最大速度vm。(2)当棒MN达到最大速度vm时,解除PQ锁定,同时撤去拉力F,两棒最终均匀速运动。求解除PQ棒锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热。(3)若PQ始终不解除锁定,当棒MN达到最大速度vm时,撤去拉力F,棒MN继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)解析(1)棒MN做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得F-BIL=ma棒MN做切割磁感线运动,产生的感应电动势为E=BLv棒MN做匀加速直线运动,5s末的速度为v=at1=2m/s在两棒组成的回路中,由闭合电路欧姆定律得联立可得F=ma+代入数据解得F=0.5N拉力F的功率为P=Fv代入数据解得P=1W棒MN最终做匀速运动,设棒最大速度为vm,棒受力平衡,(2)解除棒PQ锁定后,两棒运动过程中动量守恒,最终两棒以相同的速度做匀速运动,设共同速度大小为v,则有mvm=2mv设从PQ棒解除锁定到两棒达到相同速度这个过程中,电路中产生的总焦耳热为Q,由能量守恒定律可得代入数据解得Q=5J。(3)以棒MN为研究对象,设某时刻棒中电流为i,在极短时间Δt内,由动量定理得-BiLΔt=mΔv对式子两边求和有∑(-BiLΔt)=∑(mΔv)而Δq=iΔt对式子两边求和,有∑Δq=∑(iΔt)联立各式解得BLq=mvm本课结束【对点演练】4.(2021广东东莞外国语中学月考)如图所示,有两根和水平方向成α角的光滑平行金属轨道,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B,一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则()A.如果B增大,vm将变大B.如果α增大,vm将变大C.如果R变小,vm将变大D.如果m变小,vm将变大答案B解析金属杆从轨道上由静止滑下,经足够长时间后,速度达最大值vm,此后金属杆做匀速运动。杆受重力、轨道的支持力和安培力如图所示。对金属杆列平衡方程式:。由此式可知,B增大,vm变小;α增大,vm变大;R变小,vm变小;m变小,vm变小。因此A、C、D错误,B正确。5.(多选)(2020全国Ⅰ卷)如图所示,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直。ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行。经过一段时间后()A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值答案BC解析由bc边切割磁感线产生电动势,形成电流,使得导体棒MN受到向右的安培力,做加速运动,bc边受到向左的安培力,向右做加速运动。当MN运动时,金属框的bc边和导体棒M