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1、湖南省湘潭市鳳凰中學(xué)2015屆高考物理一輪復(fù)習 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用
1、電磁感應(yīng)中的電路問題
d
B
a
b
c
v
【例1】 如圖所示,在絕緣光滑水平面上,有一個邊長為L的單匝正方形線框abcd,在外力的作用下以恒定的速率v 向右運動進入磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場區(qū)域。線框被全部拉入磁場的過程中線框平面保持與磁場方向垂直,線框的ab邊始終平行于磁場的邊界。已知線框的ab邊電阻不計,其余三邊的電阻值相等,均為R。求:
(1)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,線框內(nèi)的電流大?。?
(2)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,ab邊兩端的電壓;
2、
【變式1】如果線框的ab邊電阻也為R,求:
(1)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,線框內(nèi)的電流大?。?
(2)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,ab邊兩端的電壓;
【變式2】若將例題中線框改成橫“日”型。(每條邊的邊長為L,電阻為R)
(1)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,ad邊的電流大小;
(2)在ab邊剛進入磁場區(qū)域時,ab邊兩端的電壓;
(3)在線框右半部分進入磁場過程中通過導(dǎo)線ef某一截面的電量
3、
【例2】如圖所示,匝數(shù)N=100匝、截面積S=0.2m2、電阻r=0.5Ω的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強磁場內(nèi),磁感應(yīng)強度隨時間按B=0.6+0.02t(T)的規(guī)律變化.處于磁場外的電阻R1=3.5Ω,R2=6Ω,電容C=30μF,開關(guān)S開始時未閉合,求:
(1)閉合S后,線圈兩端M、N兩點間的電壓UMN和電阻R2消耗的電功率;
(2)閉合S一段時間后又打開S,則S斷開后通過R2的電荷量為多少?
2、 動力學(xué)分析
例1、如圖甲所示,兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN
4、、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直于斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略,讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計它們之間的摩擦.
(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示,請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖;
(2)在加速下滑過程中,當ab桿的速度大小為v時,求此時ab桿中
的電流及其加速度的大小;
(3)求在下滑過程中,ab桿可以達到的速度最大值.
5、
拓展:均勻?qū)Ь€制成的單位正方形閉合線框abcd,每邊長為L,總電阻為R,總質(zhì)量為m,將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處,如圖所示.線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場邊界平行.當cd邊剛進入磁場時,求:
(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大??;
(2)求cd兩點間的電勢差大?。?
(3)若此時線框加速度恰好為零,
求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件.
例2、如圖.兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L。導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C。導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B.方向垂直于導(dǎo)
6、軌平面。在導(dǎo)軌上放置質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑,求
(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系:
(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)系。
練習:1、如圖所示,在傾角為θ的光滑的斜面上,存在著兩個磁感應(yīng)強度相等的勻強磁場,方向一個垂直斜面向上,另一個垂直斜面向下,寬度均為L,一個質(zhì)量為m,邊長也為L的正方形線框(設(shè)電阻為R)以速度v進入磁場時,恰好做勻速直線運動.若當ab邊到達gg′與ff′中間位置時,線框又恰好做勻速運動,則:
7、
(1)當ab邊剛越過ff′時,線框加速度的值為多少?
(2)求線框開始進入磁場到ab邊到達gg′與ff′中點的過程中產(chǎn)生的熱量是多少?
練習:2、如圖所示,足夠長的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置,兩導(dǎo)軌間距離為L=1.0m,導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角為30°,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值為R=3.0Ω的電阻,金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置并用細線通過光滑定滑輪與重物相連,金屬棒ab的質(zhì)量m=0.20kg,電阻r=0.50Ω,重物的質(zhì)量M=0.60kg,如果將金屬棒和重物由靜止釋放,金屬棒沿斜面上滑的距離與時間的關(guān)系如表所示,不計導(dǎo)軌電阻,g取10m/s2。求:
(1)ab棒的最終速度是多少?
(2)磁感應(yīng)強度B的大小是多少?
(3)當金屬棒ab的速度v=2m/s時,金屬棒ab上滑的加速度大小
是多少?
時間t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
上滑距離/m
0
0.05
0.15
0.35
0.70
1.05
1.40