2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义:选修3-2第九章专题课2电磁感应中的动力学问题.doc 下载本文

命题点

HI 电磁感应中的动力学问题

处理方法 根据平衡条件列式分析 专題镌2 勒0威应中的动力学问題和能量、动量问題

i?两种状态及处理方

法 状态 特征 平衡态 加速度为零 非平衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进 行分析 2.电学对象与力学对象的转换及关系

「电源f

电动势E^Blv或E电学对彖一

二訥$3

串联

E=n^nB 舒(或\聲)

丄电路外电路f (R)

内电路(厂) E=/R+/r

一力分析f安培力尸安=〃〃 f合力

力学对彖

1

F合=/ZKZ

-过程分析一加速度“、速度“

命题角度1导体棒处于静止状态

【例1】 (2017-天津理综,3)如图1所示,两根平行金属导轨置于水平面内, 导轨之间接有电阻戎金属棒”与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀 强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ah 始终保持静

止,下列说法正确的是(

A. ab中的感应电流方向由b到a

B. \屮的感应电流逐渐减小 C. \所受的安培力保持不变 D. \所受的静摩擦力逐渐减小

A D

解析 导体棒\、电阻/?、导轨构成闭合回路,磁感应强度均匀减小 逬=k为一

图1

定值),则闭合回路中的磁通量减小,根据楞次定律,可知回路中产生顺时针方向 的感应电流,ab中的电流方向由a到方,故选项A错误;根据法拉第电磁感应定律, 感应电动势E=^=^=kS,回路面积S不变,即感应电动势为定值,根据闭合

E 电路欧姆定律/=斥,所以ab中的电流大小不变,故选项B错误;安培力F=BIL, 电流大小不变,磁感应强度减小,则安培力减小,故选项C错误;导体棒处于静止 状态,所受合力为零,对其受力分析,水平方向静摩擦力/与安培力F等大反向, 安培力减小,则静摩擦力减小,故选项D正确。 答案D

命题角度2导体棒做匀速运动

【例2】 (多选)一空间有垂直纸面向里的匀强磁场两条电阻不计的平行光 滑导轨竖直放置在磁场内,如图2所示,磁感应强度B=0.5 T,导体棒a/?、cd长 度均为0.2 m,电阻均为0」Q,重力均为0.1 N,现用力向上拉动导体棒必,使之 匀速上升(导体棒a/?、与导轨接触良好),此时c〃静止不动,则ab上升时,下 列说法正确的是( )

XXX XXX XXX XXX XXX

图2

A. \受到的拉力大小为2 N B. ab向上运动的速度为2 m/s

C. 在2s内,拉力做功,有0.4 J的机械能转化为电能 D. 在2 s内,拉力做功为0.6 J

B?尸乙)

解析对导体棒cd分析:mg=BJl=——,得e=2 m/s,故选项B正确;对导体棒

K总 ab分析:F=mg+BIl=Q.2N,选项A错误;在2 s内拉力做功转化为肋棒的重力

斥 2/2 2

势能和电路中的电能,电能等于克服安培力做的功,即W^ = F^vt=——=0AJ, 心

选项C正确;在2s内拉力做的功为W^ = Fvt=Q.SJ,选项D错误。 答案BC

命题角度3变加速直线运动问题

【例3】 如图3所示,足够长的平行金屈导轨MV和PQ表面粗糙,与水平面间 的夹角为0=37。(sin 37°=0.6),间距为1 mo垂直于导轨平面向上的匀强磁场的 磁感应

强度的大小为4 T, P、M间所接电阻的阻值为8 Qo质量为2 kg的金属杆 〃垂直导轨放置,不计杆与导轨的电阻,杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆 \在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下,由静止开始运动,杆的最终速度为8 m/s,取 g= 10 m/s2,求:

(1) 当金属杆的速度为4 m/s吋,金属杆的加速度大小;

(2) 当金属杆沿导轨的位移为6.0 m时,通过金属杆的电荷量。

解析 (1)对金属杆必应用牛顿第二定律,有

F+ mgsin 0—F 安—f= ma, f= “FN, FN=加geos 9

\杆所受安培力大小为F^=BIL

\杆切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv

E 由闭合电路欧姆定律可知/=斤

护厶2

整理得:F+ mgsin 0— v ―〃加geos 9=ma

代入vm=8 m/s时a=0,解得F=8 N 代入 e=4 m/s 及 F=8 N,解得 a=4 m/s2

(2)设通过回路横截面的电荷量为q,则q=It

E 回路中的平均电流强度为1=^ 回路中产生的平均感应电动势为£=晋

回路中的磁通量变化量为卜①=BLx,联立解得q=3C 答案(1) 4m/s2

(2) 3C