高考电磁感应专题

高考电磁感应专题ppt第1页，共38页，2023年，2月20日，星期四Bv1RL（a）tvttv（b）第2页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）求导体棒所达到的恒定速度v2；（2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？（3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？（4）若t=0时，磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒的瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。第3页，共38页，2023年，2月20日，星期四可求得v2（1）（2）启动时阻力不能大于启动时棒所受安培力启动时，棒的速度为0第4页，共38页，2023年，2月20日，星期四（3）单位时间克服阻力所做的功大小等于阻力所做功的功率的绝对值。将（1）中求得的v2代入即可求得P克第5页，共38页，2023年，2月20日，星期四（4）根据牛顿第二定律（动力学知识）由于a是与时间和速度无关的常量，因此必须是与时间无关的常量根据运动学知识所以aB=a棒=a根据已知，在t时刻导体棒的瞬时速度为vt，将其代入根据计算可求得a第6页，共38页，2023年，2月20日，星期四如图，一直导线质量为m，长为l，电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面，开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定，导体棒一直在磁场中运动。若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率。第7页，共38页，2023年，2月20日，星期四v0Bl第8页，共38页，2023年，2月20日，星期四受力分析：导体棒水平方向只受安培力电流恒定，所以安培力恒定，导体棒做匀减速运动。可以求出整个电路上消耗的平均电功率第9页，共38页，2023年，2月20日，星期四如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。第10页，共38页，2023年，2月20日，星期四第11页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式。第12页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）导体棒下落r/2时导体棒受到向下的重力和向上的安培力。且据分析此时重力大于安培力。由牛顿第二定律(2)进入II后，电流大小不变，因此，进入II后，导体棒匀速运动，可推断出受力平衡。第13页，共38页，2023年，2月20日，星期四对导体棒从MN到CD过程使用动能定理第14页，共38页，2023年，2月20日，星期四（3）根据运动学知识根据牛顿第二定律终得：第15页，共38页，2023年，2月20日，星期四如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3，r＝0.2，s＝1m）第16页，共38页，2023年，2月20日，星期四第17页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；（2）求磁感应强度B的大小；（3）若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。

第18页，共38页，2023年，2月20日，星期四根据条件：电阻两端电压随时间均匀增大又有：金属棒运动速度v随时间均匀增大，因此，金属棒做匀加速直线运动。（1）（2）受力分析：导体棒受向左的安培力和向右的外力。根据牛顿第二定律：第19页，共38页，2023年，2月20日，星期四（3）撤去外力后，导体棒仅在安培力作用下，做变减速运动，设刚撤销外力时速度为v，撤销外力到棒静止，金属杆运动位移为x安培力是关于速度的变量，而在一个极短时间段内可看做大小不变。对撤销外力后直至导体棒停下来应用动量定理有(没有用到（3）中给的式子)：可解得t=1s第20页，共38页，2023年，2月20日，星期四第21页，共38页，2023年，2月20日，星期四用密度为d、电阻率为

、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框

。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的

边和

边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为B。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。第22页，共38页，2023年，2月20日，星期四第23页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在数值方向足够长）；（2）当方框下落的加速度为

g/2时，求方框的发热功率P；（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt（vt<vm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。第24页，共38页，2023年，2月20日，星期四根据题意得：（1）时，此时速度最大解得：第25页，共38页，2023年，2月20日，星期四(2)根据牛顿第二定律得：得：方框的发热功率为：第26页，共38页，2023年，2月20日，星期四(3)克服安培力做功，机械能转化为热能。根据动能定理得：第27页，共38页，2023年，2月20日，星期四（16分）如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l、

足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为

，条形匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“

”型装置，总质量为m，置于导轨上。导体棒中通以大小恒为I的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d（d<l），电阻为R，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g。第28页，共38页，2023年，2月20日，星期四第29页，共38页，2023年，2月20日，星期四求：（1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q；

（2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1

；

（3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离

m

。第30页，共38页，2023年，2月20日，星期四2009年江苏物理卷第15题）αd2dBv1d装置由静止释放到线框刚离开磁场下边界装置的受力情况）αmgFN(右视图）第31页，共38页，2023年，2月20日，星期四2009年江苏物理卷第15题）αd2dBv1d线框刚离开磁场至导体棒到达磁场上边界装置的受力情况）αmgFN(右视图）第32页，共38页，2023年，2月20日，星期四2009年江苏物理卷第15题）αd2dBd导体棒穿越磁场过程的受力情况）αmgFN(右视图）I第33页，共38页，2023年，2月20日，星期四2009年江苏物理卷第15题）αd2dBdxm装置沿导轨上下往复运动，足够长时间后，线框在磁场下边界和最大距离之间往复运动。第34页，共38页，2023年，2月20日，星期四（1）对装置从释放到返回的过程，使用动能定理第35页，共38页，2023年，2月20日，星期四（2）设线框上边