2019高考物理第十章電磁感應微專題76電磁感應中的動力學問題加練半小時粵教版.docx

微專題76 電磁感應中的動力學問題方法點撥分析導體棒切割磁感線運動時要由牛頓第二定律列方程，在方程中討論v的變化影響安培力的變化，進而影響加速度a的變化，a的變化又影響v的變化1(2017山東濟南一中模擬)如圖1所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面成角(090)，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當流過ab棒某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中()圖1A運動的平均速度等于vB受到的最大安培力大小為sinC下滑的位移大小為D產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv2(多選)如圖2所示，間距為l1m的導軌PQ、MN由電阻不計的光滑水平導軌和與水平面成37角的粗糙傾斜導軌組成，水平導軌和傾斜導軌都足夠長導體棒ab、cd的質(zhì)量均為m1kg、長度均為l1m、電阻均為R0.5，ab棒靜止在水平導軌上，cd棒靜止在傾斜導軌上，整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度的大小BT現(xiàn)ab棒在水平外力F作用下由靜止開始沿水平導軌運動，當ab棒的運動速度達到一定值時cd棒開始滑動已知cd棒與傾斜導軌間的動摩擦因數(shù)為0.8，且cd棒受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，兩導體棒與導軌始終接觸良好，重力加速度g10m/s2，sin370.6，cos370.8.關(guān)于該運動過程，下列說法正確的是()圖2Acd棒所受的摩擦力方向始終沿傾斜導軌向上Bcd棒所受的摩擦力方向先沿傾斜導軌向上后沿傾斜導軌向下Ccd棒開始滑動時，ab棒的速度大小為19.375m/sDcd棒開始滑動時，ab棒的速度大小為9.375m/s3(2017湖北襄陽調(diào)研)如圖3所示，傾角為37的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其底端接有阻值為R的電阻整個裝置處在垂直斜面向上的磁感應強度大小為B的勻強磁場中，質(zhì)量均為m (質(zhì)量分布均勻)、電阻均為R的導體桿ab、cd垂直于導軌放置，且桿兩端均與兩導軌保持良好接觸，兩導體桿與導軌間的動摩擦因數(shù)均為0.5；現(xiàn)桿ab在恒力F作用下沿導軌向上做勻速運動，桿cd能保持靜止狀態(tài)，導軌電阻不計，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小為g, 求桿ab的速度大小范圍圖34.(2018四川成都第七中學月考)如圖4甲所示，兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距L1m，導軌平面與水平面的夾角37，下端連接阻值R1的電阻；質(zhì)量m1kg、阻值r1的勻質(zhì)金屬棒cd放在兩導軌上，到導軌最下端的距離L11m，棒與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，與導軌間的動摩擦因數(shù)0.9.整個裝置處于與導軌平面垂直(向上為正)的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙所示認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知在01.0s內(nèi)，金屬棒cd保持靜止，取sin370.6，cos370.8，g10m/s2.圖4(1)求01.0s內(nèi)通過金屬棒cd的電荷量；(2)求t1.1s時刻，金屬棒cd所受摩擦力的大小和方向；(3)1.2s后，對金屬棒cd施加一沿斜面向上的拉力F，使金屬棒cd沿斜面向上做加速度大小為a2m/s2的勻加速運動，請寫出拉力F隨時間t(從施加F時開始計時)變化的關(guān)系式5(2017四川資陽二診)如圖5所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導軌所在平面與水平面成53角，間距為L0.5m的導軌間接一電阻，阻值為R2，導軌電阻忽略不計在兩平行虛線間有一與導軌所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度B0.8T導體棒a的質(zhì)量為m10.1kg、接入電路的電阻為R11；導體棒b的質(zhì)量為m20.2kg、接入電路的電阻為R22，它們分別垂直導軌放置并始終與導軌接觸良好現(xiàn)從圖中的M、N處同時將a、b由靜止釋放，運動過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，且當a剛出磁場時b正好進入磁場a、b電流間的相互作用不計，sin530.8，cos530.6，取g10m/s2.求：圖5(1)導體棒a剛進入磁場時，流過電阻R的電流I；(2)導體棒a穿過磁場區(qū)域的速度v1的大?。?3)勻強磁場的寬度d.答案精析1C2BCcd棒剛開始靜止在傾斜導軌上，0.8tan370.75，cd棒受到的摩擦力沿傾斜導軌向上，ab棒向右運動切割磁感線使得ab棒、cd棒中產(chǎn)生感應電流，cd棒受到水平向右的安培力作用，cd棒受到的摩擦力先沿傾斜導軌向上減小到零，后反向沿傾斜導軌向下增大，故A錯誤，B正確；當cd棒即將滑動時，由平衡條件得cos37mgsin37，代入數(shù)據(jù)可得v19.375m/s，C正確，D錯誤3.v解析導體桿ab以速度v運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，則有：EBdv根據(jù)閉合電路歐姆定律有EI(R)導體桿ab速度較小時，對于導體桿cd則有Bdmgcos 37mgsin 37解得vmin導體桿ab速度較大時，對于導體桿cd則有Bdmgcos 37mgsin 37解得vmax故導體桿ab的速度應滿足條件：v4見解析解析(1)在01.0 s內(nèi)，金屬棒cd上產(chǎn)生的感應電動勢為：ES，其中SL1L1 m2由閉合電路的歐姆定律有：I由于01.0 s內(nèi)回路中的電流恒定，故該段時間通過金屬棒cd的電荷量為：qIt，其中t1 s解得：q1 C.(2)若01.1 s內(nèi)金屬棒cd保持靜止，則在01.1 s內(nèi)回路中的電流不變，t1.1 s時，金屬棒cd所受的安培力為：FB1IL0.2 N，方向沿導軌向下又導軌對金屬棒cd的最大靜摩擦力為：fmgcos 377.2 N由于mgsin 37F6.2 Nf，可知假設(shè)成立，金屬棒cd仍保持靜止故所求摩擦力為：fmgsin 37F6.2 N，方向沿導軌向上(3)1.2 s后，金屬棒cd上產(chǎn)生的感應電動勢為：EB2Lv，其中vat金屬棒cd所受安培力的大小為：F安B2I2L，其中I2由牛頓第二定律有：Fmgsin mgcos F安ma，解得：F15.20.16t(N)5(1)1A(2)10m/s(3)m解析(1)導體棒a在磁場中勻速運動，則：m1gsinBIaL0根據(jù)等效電路的結(jié)構(gòu)有：Ia2I，聯(lián)立解得：I1A(2