电磁感应复习pp3幻灯片课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁感应复习pp3,2004,年,上海,卷,22,、,（,14,分）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为,L,，一端通过导线与阻值为,R,的电阻连接；导轨上放一质量为,m,的金属杆,(,见右上图,),金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下,.,用与导轨平行的恒定拉力,F,作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动,.,当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度,v,也会变化，,v,与,F,的关系如右下图,.,（取重力加速度,g=10m/s,2,）,（,1,）金属杆在匀速运动之前做什么运动？,（,2,）若,m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5;,磁感应强度,B,为多大？,（,3,）由,v,-,F,图线的截距可求得什么物理量,?,其值为多少,?,F,F(N),v(m/s),0,2 4 6 8 10 12,20 16,12,8,4,F(N),v(m/s),0,2 4 6 8 10 12,20 16,12,8,4,F,解：（,1,）变速运动,（,2,）感应电动势,感应电流,I=E/R,安培力,金属杆匀速时合力为零,直线的斜率,k=2,，,(3),金属杆受到的阻力,f,=2(N),动摩擦因数,=0.4,2006,年上海卷,22,、,22.,（,14,分）如图所示，将边长为,a,、质量为,m,、电阻为,R,的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为,b,、磁感应强度为,B,的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里。线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场。整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力,f,，且线框不发生转动。求：,（,1,）线框在下落阶段匀速进入磁场的速度,v,2,；,（,2,）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度,v,1,；,（,3,）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热,Q,。,B,b,a,解,:,(1),下落阶段匀速进入，则有,解得,(2),离开磁场后的上升阶段,设上升的最大高度为,h,：,由动能定理知，,(mg+f)h=1/2mv,1,2,下落阶段：,(mg,f)h=1/2mv,2,2,由以上两式及第（,1,）问结果得：,(3),分析线框在穿越磁场的过程，由功能关系有：,1/2mv,0,2,1/2mv,1,2,(mg+f)(a+b)+Q,由题设知,v,0,=2v,1,解得：,2005,年上海卷,22,22,(14,分,),如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距,lm,，导轨平面与水平面成,=37,角，下端连接阻值为尺的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为,0.2kg,、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为,0.25,(1),求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小,;,(2),当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻,R,消耗的功率为,8W,，求该速度的大小；,(3),在上问中，若,R,2,金属棒中的电流方向由,a,到,b,求磁感应强度的大小与方向,(,g,=10m/s,2,，,sin37,0.6,，,cos37,0.8),a,b,R,解,:,(1),金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律,mgsin,mgcos,m,a,由式解得,a,10(0.6,0.250.8)m/s,2,=4m/s,2,(2),设金属棒运动达到稳定时，速度为,v,，所受安培力为,F,，棒在沿导轨方向受力平衡,mgsin,一,mgcos0,一,F,0,此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻,R,消耗的电功率,P,F,v,由、两式解得,(3),设电路中电流为,I,，两导轨间金属棒的长为,l,，磁场的磁感应强度为,B I=B,l v,/R ,P,I,2,R ,由、两式解得,磁场方向垂直导轨平面向上,05,年南通市调研测试二,17,17.,如图，光滑平行的水平金属导轨,MN,、,PQ,相距,l,，在,M,点和,P,点间接一个阻值为,R,的电阻，在两导轨间,OO,1,O,1,O,矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为,d,的匀强磁场，磁感强度为,B,。一质量为,m,，电阻为,r,的导体棒,ab,，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距,d,0,。现用一大小为,F,、水平向右的恒力拉,ab,棒，使它由静止开始运动,棒,ab,在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒,ab,与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计）。求：,(1),棒,ab,在离开磁场右边界时的速度；,(2),棒,ab,通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；,(3),试分析讨论,ab,棒在磁场,中可能的运动情况。,M,P,R,F,Q,N,O,1,O,1,O,O,B,b,a,l,d,0,d,解,:,(1),ab,棒离开磁场右边界前做匀速运动,速度为,v,m,则有：,E=B,l,v,m,I=E,(R+r),对,ab,棒,F,BIl,0 ,解得 ,(2),由能量守恒可得：,F(d,0,+d)=W,电,+1/2m,v,m,2,解得：,上页,下页,（,3,）设棒刚进入磁场时速度为,v,由：,Fd,0,=1/2m,v,2,可得：,棒在进入磁场前做匀加速直线运动，在磁场中运动可分三种情况讨论：,若 （或 ），,则棒做匀速直线运动；,若 （或 ），,则棒先加速后匀速；,若 （或,),，,则棒先减速后匀速。,题目,上页,06,年南通市调研测试一,16,16,(15,分,),如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨,MN,、,PQ,相距为,L,导轨平面与水平面夹角,30,导轨电阻不计。磁感应强度为,B,的匀强磁场垂直导轨平面向上,两根长为,L,的完全相同的金属棒,ab,、,cd,垂直于,MN,、,PQ,放置在导轨上,且与导轨电接触良好,每根棒的质量为,m,、电阻为,R,现对,ab,施加平行导轨向上的恒力,F,，当,ab,向上做匀速直线运动时，,cd,保持静止状态,（,1,）求力,F,的大小及,ab,运动的速度大小；,（,2,）若施加在,ab,上力的大小变为,2,mg,，方向不变，经过一段时间后,ab,、,cd,以相同的,加速度沿导轨向上加速运动，,求此时,ab,棒和,cd,棒的速度差,(,v,v,ab,-v,cd,),M,P,Q,c,B,a,N,b,d,16.,解,:,(1)ab,棒所受合外力为零,F-F,ab,-mgsin=0 ,cd,棒合外力为零,F,cd,-mgsin=0,ab,、,cd,棒所受安培力为 ,解得：,F=2mgsin=mg,（,2,）当,ab,、,cd,以共同加速度运动,a,运动时，运用整体法,由牛顿定律得到,2mg-2mgsin=2m,a,以,b,棒为研究对象有,BIL-mgsin=m,a,由法拉第电磁感应定律,I=E,2R ,上面几式联立解得 ,上页,下页,(3),方法一,:,方法二,:,设,A,的位移为,S,A,B,的位移为,S,B,v,A,的范围为,v,0,v,0,/2,v,B,的范围为,0v,0,/2,又感应电动势,e,i,=Bd(v,A,i,v,B,i,)q,i,=,i,i,t=e,i,t,2R,题目,上页,2005,年北京春季理综,卷,25.,25,（,22,分）近期,科学,中文版的文章介绍了一种新技术,航天飞缆，航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力，它还能清理“太空垃圾”等。从,1967,年至,1999,年,17,次试验中，飞缆系统试验已获得部分成功。该系统的工作原理,可用物理学的基本定律来解释。,下图为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体,P,，,Q,的质量分别为,m,P,、,m,Q,，柔性金属缆索长为,l,，外有绝缘层，系统在近地轨道作圆周运动，运动过程中,Q,距地面高为,h,。设缆索总保持指向地心，,P,的速度为,v,P,。已知地球半径为,R,，地面的重力加速度为,g,。,B,P,Q,m,Q,m,P,h,地球,v,P,l,（,1,）飞缆系统在地磁场中运动，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为,B,，方向垂直于纸面向外。设缆索中无电流，问缆索,P,、,Q,哪端电势高？此问中可认为缆索各处的速度均近似等于,v,P,，求,P,、,Q,两端的电势差；,（,2,）设缆索的电阻为,R,1,，如果缆索两端物体,P,、,Q,通过周围的电离层放电形成电流，相应的电阻为,R,2,，求缆索所受的安培力多大,?,（,3,）求缆索对,Q,的拉力,F,Q,。,解,:,（,1,）缆索的电动势,E=B,lv,p,P,、,Q,两点电势差,U,PQ,=B,lv,p,，,P,点电势高,（,2,）缆索电流,安培力,B,P,Q,m,Q,m,P,h,地球,v,P,l,上页,下页,（,3,）,Q,的速度设为,v,Q,，,Q,受地球引力和缆索拉力,F,Q,作用,P,、,Q,角速度相等,联立、解得：,题目,上页,2005,年广东卷,17,、,如图所示,一半径为,r,的圆形导线框内有一匀强磁场,磁场方向垂直于导线框所在平面,导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间距离为,d,板长 为,l,t=0,时,磁场的磁感应强度,B,从,B,0,开始均匀增大,同时,在板,2,的左端且非常靠近板,2,的位置有一质量为,m,带电量为,-q,的 液滴以初速度,v,0,水平向右射入两板间,该液滴可视为质点,.,(1),要使该液滴能从两板间射出,磁感应强度随时间的变化率,K,应满足什么条件,?,(2),要使该液滴能从两板间右端的中点射出,磁感应强度,B,与时间应满足什么条件,?,d,2,1,B,解,:,由题意可知,板,1,为正极,板,2,为负极,.,两板间电压,U=/t=S B/t=r,2,K ,带电液滴受到的电场力为,F=qU/d,带电液滴的加速度为,a,=(F-mg)/m=qU,md-g,讨论,:,一,.,若,a,0,液滴向上偏转,做类平抛运动,.,y=,1/2,a,t,2,=,1/2,(qU,md-g)t,2,液滴刚好能射出时,l,=v,0,t y=d ,由 得,要使液滴能射出,必须满足,yd,故,KK,1,上页,下页,二,.,若,a,=0,液滴不发生偏转,做匀速直线运动,.,a,=qU,md g=0 ,由 得,要使液滴能射出,必须满足,K=K,2,三,.,若,a,0,液滴将被吸附在板,2,上,.,综上所述,液滴能射出,K,应满足,上页,下页,题目,(2),要使该液滴能从两板间右端的中点射出,磁感应强度,B,与时间应满足什么条件,?,解,:B=B,0,+Kt,使该液滴能从两板间右端的中点射出,满足条件一的情况,用,y=d/2,替代式中的,d,即可解得,即,题目,上页,2006,年江苏卷,19,、,19.,顶角 的导轨,MON,固定在水平面内。导轨处在方向竖直、磁感应强度为,B,的匀强磁场中，一根与,ON,垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度,v,0,沿导轨,MON,向右滑动。导体棒的质量为,m,，导轨与导体棒单位长度的电阻均为,r,。导体棒与导轨接触点为,a,和,b,。导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。和,t=0,时，导体棒位于顶角,O,处，求：,(1)t,时刻流过导体棒的电流强度,I,和电流方向,(2),导体棒作匀速直线运动时水平外力,F,的表达式,(3),导休棒在,0-t,时间内产生的焦耳热,Q,(4),若在,t,0,时刻将外力,F,撤去，导体最终,在导轨上静止时的坐标,x,。,v,0,M,0,N,x,y,a,b,解,:,(1)0,到,t,时间内，导体棒的位移,x,=,v,0,t,t,时刻，导体棒的长度,l,=,x,=,v,0,t,导体棒的电动势,E=B,lv,0,回路总电阻,电流强度,电流方向,ba,(2),水平外力,F,(3)t,时刻导体棒的电功率,Pt ,上页,下页,(4),撤去外力后,设任意时刻,t,导体棒的坐标为,x,速度为,v,取很短时间,t,或很短距离,x,0,45,0,x,x,0,s,S,=s,s=,lv,t=,l,x,y,x,在,tt+t,时间内,由动量定理得,BI,l,t=mv,题目,上页,2006,年广东卷,16,、,16.(16,分,),如图所示,在磁感应强度大小为,B,、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“,U”,型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为,m,的匀质金属杆,A,1,和,A,2,开始时两根金属杆位于同一竖直面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为,H,，导轨宽为,L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为,r,。现有一质量为,m/2,的不带电小球以水平向右的速度,v,0,撞击杆,A,1,的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的,C,点。,C,点与杆,A,2,初始位置相距为,S,。求,:,（,1,）回路内感应电流的最大值；,（,2,）整个运动过程中感应电流,最多产生了多少热量；,（,3,）当杆,A,2,与杆,A,1,的速度比,为,1:3,时，,A,2,受到的安培力大小。,s,H,C,A,2,A,1,B,L,v,0,图,11,16,解：,（,1,）小球与杆,A,1,碰撞过程动量守恒，之后小球作平抛运动。设小球碰撞后速度大小为,v,1,，杆,A,1,获得速度大小为,v,2,，则,S=,v,1,t H=1/2 gt,2,杆在磁场中运动，其最大电动势为,E,1,=BL,v,2,最大电流,上页,下页,（,2,）两金属杆在磁场中运动始终满足动量守恒，两杆最终速度相等，设为,v,m,v,2,=2m,v,（,3,）设杆,A,2,和,A,1,的速度大小分别为,v,和,3,v,m,v,2,=m,v+,3m,v v=v,2,/4,由法拉第电磁感应定律得：,E,2,=BL(3,v,-,v,),安培力,F=BIL,题目,上页,（13分）如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为,r,0,=0.10,/m,，,导轨的端点,P、Q,用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离,l,=0.20m.,有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度,B,与时间,t,的关系为,B=kt,比例系数,k=0.020T/s.,一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在,t=0,时刻，金属杆紧靠在,P、Q,端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在,t=6.0s,时金属杆所受的安培力.,Q,P,2003年江苏卷18、,解：,以,a,表示金属杆运动的加速度，,在,t,时刻，金属杆与初始位置的距离,L=1/2,a,t,2,此时杆的速度,v,=,a,t，,这时，杆与导轨构成的回路的面积,S=,l,L,，,回路中的感应电动势,E=S,B/,t+B,t,l,v,=S,k,+B,l v,回路的总电阻,R=2Lr,0,回路中的感应电流,i,=E/R,作用于杆的安培力,F=B,t,l i,解得,F=3,k,2,l,2,t 2r,0,，,代入数据为,F=1.44,10,-3,N,Q,P,l,L,v,上页,下页,Q,P,l,L,v,又解：,以,a,表示金属杆运动的加速度，,在,t,时刻,金属杆与初始位置的距离,L=1/2,a,t,2,=18,a,此时杆的速度,v=,a,t=6,a,，,若磁场不变化，由于导体运动产生的,动生,电动势,E,1,E,1,=B,t,l,v=kt,l,v=0.02,60.2,6,a,=0.144,a,(V),这时，杆与导轨构成的回路的面积,S=L,l,=3.6,a,，,若导体不运动，由于磁场变化产生的,感生,电动势,E,2,E,2,=S,B/,t=S,k,=3.6,a,0.02=0.072,a,(V),回路中的感应电动势为两者之和（方向相同）,E=E,1,+E,2,=S,B/,t+B,2,l,v,=,0.216,a,(V),回路的总电阻,R=2Lr,0,=3.6,a,回路中的感应电流,i,=E/R=0.06(A),作用于杆的安培力,F=B,2,l i,=0.12,0.2,0.06=1.44,10,-3,N,题目,上页,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,