物理一轮复习课件：电磁感应复习

电磁感应综合问题复习

（电磁驱动专题）上海磁悬浮列车，最高运行时速可达500km/h复兴号高铁列车最高运行时速可达300km/h，“悬浮”：电磁悬浮系统，利用排斥力使车体悬浮，减小阻力磁悬浮列车与轨道脱离，磁悬浮列车的驱动力来源？电磁驱动如图所示，水平面上固定两平行金属轨道，其右端接一电阻，轨道的电阻不计。金属杆固定在绝缘小车底部，静止放置于轨道上，金属杆与轨道垂直。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为B，方向竖直向下。如何使小车在安培力作用下运动？以金属杆为对象，提出（了解）有关电磁驱动中力与运动的问题？电磁驱动典型模型：磁场中的导体与磁场发生相对运动，Fv0BRv0B变化或磁场运动产生与磁场运动方向一致的安培力。金属杆电磁驱动中的力与运动问题如图所示，水平面上固定两平行金属轨道，轨道相距为d，其右端接一阻值为R的电阻，轨道足够长且电阻不计。金属杆质量为m，电阻为r，匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。金属杆先固定，当磁场区域以速度v0匀速向左运动时，释放金属杆，不计其它阻力，杆在运动过程中始终与导轨垂直。问题1：金属杆释放瞬间，金属杆所受安培力大小？BRMNQPv0问题2：金属杆速度为v1时（仍在磁场中），金属杆的加速度大小、方向

方向：向左如图所示，水平面上固定两平行金属轨道，轨道相距为d，其右端接一阻值为R的电阻，轨道电阻不计。金属杆质量为m，电阻为r，匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。金属杆先固定，当磁场区域以速度v0匀速向左运动时，释放金属杆，不计其它阻力，杆在运动过程中始终与导轨垂直。BRMNQPv0

v1

动量定理：如图所示，水平面上固定两平行金属轨道，轨道相距为d，其右端接一阻值为R的电阻，轨道电阻不计。金属杆质量为m，电阻为r，匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。金属杆先固定，当磁场区域以速度v0匀速向左运动时释放金属杆，不计其它阻力，杆在运动过程中始终与导轨垂直。问题3：磁场右边界MN与金属杆的距离为x0，磁场区域MNPQ完全经过金属杆后，金属杆的速度v2X相对x0BRMNQPv0RBMNQPv0

v2如图所示，水平面上固定两平行金属导轨，导轨相距为d，其右端接一阻值为R的电阻，导轨的电阻不计。金属杆质量为m，电阻为r，匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。金属杆先固定，当磁场区域以速度v0匀速向左运动时释放金属杆，不计其它阻力，杆在运动过程中始终与导轨垂直。问题4：金属杆在离开磁场前已达到最大速度，求：①金属杆的最大速度收尾速度a=0②若金属杆受到恒定的阻力f，金属杆的最大速度BRMNQPv0

f问题5：金属杆静止，所受阻力恒为f，若t=0时，磁场由静止开始以加速度a0做匀加速运动。金属杆的v-t图像可能是

RBMNa0ABDvtOC磁场速度大于v时，金属杆开始运动

a杆<a0时a杆=a0时，磁场速度小于v时，金属杆静止不动

CvtO金属杆以a杆=a0匀加速ΔvIFAa杆不变Δv

不变

I不变FAB1B2B1B2B1B2v=0

dv01.单棒→导线框2.方向相反的磁场（阴、阳磁场）

3.磁场宽度L=导体框宽度l2d另一角度看：单棒，长度变为原先的2倍若B1=B2=B0，线框速度为v1时，安培力大小为：：v1BRv0Ll如何增大安培力？在B、d、R总、∆v均相同情况下FF金属杆如果匝数有n匝，安培力表示为：2.某科研机构在研究磁悬浮列车时，把驱动系统简化为如下模型：固定在试验列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框abcd，轨道区域内固定有一系列独立线圈，通电后产生如图所示的匀强磁场B1和B2，二者方向相反，

金属框ad边长与磁场宽度相等。已知ab边长L=0.20m、总电阻R=1.6Ω，试验车与线框的总质量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。试验时，固定在轨道上线圈依次独立通电，等效于金属框所在区域的

磁场以速度v0=10m/s匀速向右移动，悬浮状态下试验车运动时受到恒定阻力f=0.20N，求：（1）t=0时刻，试验车静止，试验车的加速度的大小

单棒（等效长度为2L）

线圈abcd试验小车2.某科研机构在研究磁悬浮列车时，把驱动系统简化为如下模型：固定在试验列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框abcd，轨道区域内固定有一系列独立线圈，通电后产生如图所示的匀强磁场B1和B2，二者方向相反，

金属框ad边长与磁场宽度相等。已知ab边长L=0.20m、总电阻R=1.6Ω，试验车与线框的总质量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。试验时，固定在轨道上线圈依次独立通电，等效于金属框所在区域的磁场以速度v0=10m/s匀速向右移动，悬浮状态下试验车运动时受到恒定阻力f=0.20N，求：（2）试验车的最大速率vm

线圈abcd试验小车某科研机构在研究磁悬浮列车时，把驱动系统简化为如下模型：固定在试验列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框abcd，轨道区域内固定有一系列独立线圈，通电后产生如图所示的匀强磁场B1和B2，二者方向相反，

金属框ad边长与磁场宽度相等。已知ab边长L=0.20m、总电阻R=1.6Ω，试验车与线框的总质量m=2.0kg，B1=B2=1.0T。试验时，固定在轨道上线圈依次独立通电，等效于金属框所在区域的磁场以速度v0=10m/s匀速向右移动，悬浮状态下试验车运动时受到恒定阻力f=0.20N，求：（3）假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动来启动实验车，当两磁场运动的时间为t=40s时，实验车正在向右做匀加速直线运动，此时实验车的速度为v=4m/s，两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间t0

3.某研究小组在研究电磁驱动与材料性能的关系时，设计了如图所示的装置：足够长的绝缘水平面上静置一长为L，质量为M的拱形导体，其前后表面是形状相同的平行的铝板，铝板的厚度为b，与水平面的动摩擦因数为μ。一质量为m的磁铁在外力作用下以恒定速度v通过该导体。穿越导体时，磁铁两端面与两铝板的间距始终保持恒定，磁铁端面是边长为d（d远小于L）的正方形，当磁铁穿越导体时，因磁铁距离铝板很近，磁铁端面正对两铝板区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝板的高度为h(h＞d)，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝板中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计。求：（1）磁铁完全进入时，导体恰好运动，磁铁速度v多大(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）；

dvd××××××××××××bLhd磁铁等效电路单杆切割模型ddb如图所示，足够长的绝缘水平面上静置一长为L，质量为M的拱形导体，其前后表面是形状相同的平行的铝板，铝板的厚度为b，与水平面的动摩擦因数为μ。一质量为m的磁铁在外力作用下以恒定速度v通过该导体。穿越导体时，磁铁两端面与两铝板的间距始终保持恒定，磁铁端面是边长为d（d远小于L）的正方形，当磁铁穿越导体时，因磁铁距离铝板很近，磁铁端面正对两铝板区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝板的高度为h(h＞d)，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝板中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，求：（2）若v=v0，磁铁经过时间t1刚离开导体，此时拱形导体的速度v1bLd磁铁h如图所示，足够长的绝缘水平面上静置一长为L，质量为M的拱形导体，其前后表面是形状相同的平行的铝板，铝板的厚度为b，与水平面的动摩擦因数为μ。一质量为m的条形磁铁在外力作用下以恒定速度v通过该导体。穿越导体时，磁铁两端面与两铝板的间距始终保持恒定，磁铁端面是边长为d（d远小于L）的正方形，当磁铁穿越导体时，因磁铁距离铝板很近，磁铁端面正对两铝板区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝板的高度为h(h＞d)，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝板中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计。求：（3）若v=v0，磁铁经过时间t2运动到导体内部某处时，拱形导体恰好到达最大速度，求此时拱形导体的位移xbLd磁铁hB0B0B0B0dv0Bv0设计阻尼类电磁感应综合题

实质：单棒，电磁驱动类问题

BRMNQPv0金属杆金属框金属块祝同学们6月高考取得优异成绩！(2016天津高考)电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为θ。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝条的高度大于d，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g。（1）求铝条中与磁铁正对部分的电流I；（2）若两铝条的宽度均为b，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；（3）在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度b'>b的铝条，磁铁仍以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。磁悬浮列车如何制动呢？电磁阻尼

(天津高考)电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为θ。一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B，铝条的高度大于d，电阻率为ρ。为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g。（1）求铝条中与磁铁正对部分的电流I；（2）若两铝条的宽度均为b，推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；（3）在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度b'>b的铝条，磁铁仍以速度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。dvd××××××××××××外电路畅通，题设电阻R＝0等效大量长d的并联切割杆等效切割杆有电阻（电源内阻）b(1)(2)(3)b↑→v收尾↓做加速度减小的减速运动，最终小于初速的匀速属于单杆切割模型等效电路属于收尾速度磁悬浮列车是一种高速行驶，最高运行时速可达500km/h，主要得益于两个重要系统：一是电磁悬浮系统，利用磁场产生磁力使车体悬浮，从而消除机车与轨道间的摩擦。二是电磁驱动系统，由于车轮与导轨脱离‚很显然不能依靠轨道间摩擦力作为动力，人们想到采用电磁驱动的方式，借助于机车与空间磁场的位置相对变化产生巨大的电磁驱动力，从而使列车得以高速运动。要想清晰地探究磁悬浮列车的动力学规律，必须从电磁驱动原理及磁悬浮列车的驱动系统结构分析入手如何利用电、磁知识求解驱动力大小

如何电磁驱动原理获得磁悬浮列车的加速过程的速度、位移？如何提升磁悬浮列车的驱动力？图（甲）是磁悬浮试验车与轨道示意图，图（乙）是固定在车底部金属框abcd（车厢与金属框绝缘）与轨道上运动磁场的示意图。水平地面上有两根足够长的平行直导轨PQ和MN，导轨间有竖直（垂直纸面）方向等