2022年高考物理總復(fù)習(xí)講義：第6講電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題

示意示意圖分析律v第6講電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運(yùn)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(dǎo)軌用光滑平行導(dǎo)軌B2B2桿1做變減速運(yùn)動，桿2做變22t022定勻v2v1t0E電動勢為E．一粗細(xì)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(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為BgRsinB和B2，導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度B3214481216202428t/sba動，測得力F與時間t的關(guān)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(guān)系圖線 (2)求出桿的質(zhì)量m和加速度a (2)對桿應(yīng)用牛頓定律，得安安)，)，EBLRRR度為c。加在管道兩端截面上的壓強(qiáng)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(qiáng)磁場中，磁場與絕緣壁垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)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(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為l＝mB0.2m，在導(dǎo)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(yīng)電動勢E＝Blv，感應(yīng)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(jìn)入磁場前的某一時刻，線框便開始勻速B (1)通過計(jì)算說明進(jìn)入磁場的過程中線框的運(yùn)動情況； (2)求線框勻速運(yùn)動的速度大??； (3)求線框進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的電熱.2v2gh2100.8m/s4.0m/s②FBILN1.6NmgFBILN1.6Nmgrrm1gg③④最后勻速，直至完全進(jìn)入磁場.⑤ (2)設(shè)勻速運(yùn)動的速度為vm，由a=0得BL10.81.0 (3)由能量守恒，得⑥⑦a質(zhì)量m=0.10kg的金屬桿aVQbab，位于兩導(dǎo)軌之間的金Qb應(yīng)強(qiáng)度0.6t/st/s乙0123450壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖13乙所示。求金屬桿開始運(yùn)動經(jīng) (1)通過金屬桿的感應(yīng)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(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)為URRrBlv為零的勻加速直線運(yùn)動…(1分) 此時F的瞬時功率P=Fv=1.0W…………(1分)為B=0.8T。導(dǎo)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(dǎo)軌運(yùn)動的最大加速度； (2)導(dǎo)軌的最大速度； (3)定性畫出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的圖象。解：(1)判斷：當(dāng)t=0時a最大2分FmgMaa=0.4m/s21分 (2)判斷：當(dāng)導(dǎo)軌勻速運(yùn)動時速度最大F－IBL－μN(yùn)=0……………①N=mg－IBL………………②BLvI/AIBLvI/A由①②③聯(lián)立得v=3.75m/s0 (3)感應(yīng)電流隨時間變化的I–t圖象如圖示[P24.]一個質(zhì)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(qiáng)磁 (1)根據(jù)v2—s圖象所提供的信息，計(jì)算出斜面傾角θ和勻強(qiáng)磁場寬度d. (2)金屬框從進(jìn)入磁場到穿出磁場所用的時間是多少？ (3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度的大小 面，如圖甲所示(俯視圖)。當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時，線圈便會產(chǎn)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(guān)系如圖乙所示，同： (2)火車在t1時刻到t2時刻的時間內(nèi)做什么運(yùn)動(簡要說明理由)？ (3)上述時間內(nèi)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(chǎn)生電壓隨時間做線性變化，而火車運(yùn)行速度vu，所以火車做勻加速直線運(yùn)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(dǎo)軌CD與EFnL④……………3分間距為L=lm，與水接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.1T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中一根電阻為R=1Ω的金屬棒MN兩端有導(dǎo)電小輪裝置P．取沿導(dǎo)軌向下為x軸正方向．坐標(biāo)原點(diǎn)O在CE中點(diǎn)．開始時棒處在x＝0位置(即與CE重合)，棒的起開始吸水，質(zhì)量逐漸增大，設(shè)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(zhì)的(2)假設(shè)做勻變速運(yùn)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(xì)線繞過定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平行且靠近；重物質(zhì)量M＝2kg，離地面的高度為H=4.8m;斜面上efgh )通過計(jì)算,在右圖中畫出線框從靜止開始運(yùn)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(zhuǎn))，線框的速度—時間圖象. (2)線框abcd在整個運(yùn)動過程中產(chǎn)生的焦耳熱．heQDMC0AdabcgfθB如圖所示，線框abcd由靜止沿斜面向上運(yùn)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(xì)繩松弛，線框繼續(xù)向上做減速運(yùn)動，其加速度大小直到線框的cd邊離開CD線。設(shè)線框cd邊離開CD的速度為v122v1vv1v2a3s2