提升训练
15
电磁感应的综合问?/p>
1
.
一实验小组想要探究电磁刹车的效果。在遥控小车底面安装宽为
L
、长?/p>
2
.
5
L
?/p>
N
匝矩形线?/p>
,
线框电阻?/p>
R
,
面积可认为与小车底面相同
,
其平面与水平地面平行
,
小车总质量为
m
。其俯视图如?/p>
所?/p>
,
小车在磁场外行驶时的功率保持
P
不变
,
且在进入磁场前已达到最大速度
,
当车头刚要进入磁?/p>
时立即撤去牵引力
,
完全进入磁场时速度恰好为零。已知有界磁?/p>
PQ
?/p>
MN
间的距离?/p>
2
.
5
L
,
磁感
应强度大小为
B
,
方向竖直向上
,
在行驶过程中小车受到地面阻力恒为
F
f
。求
:
(1)
小车车头刚进入磁场时
,
线框的感应电动势
E
;
(2)
电磁刹车过程中产生的焦耳热
Q
;
(3)
若只改变小车功率
,
使小车刚出磁场边?/p>
MN
时的速度恰好为零
,
假设小车两次与磁场作用时间相
?/p>
,
求小车的功率
P'
?/p>
2
.
(2017
浙江义乌高三模拟
)
如图所?/p>
,
固定在上、下两层水平面上的平行金属导?/p>
MN
?/p>
M'N'
?/p>
OP
?/p>
O'P'
间距都是
l
,
二者之间固定有两组竖直半圆形轨?/p>
PQM
?/p>
P'Q'M'
,
它们是用绝缘材料制成?/p>
,
两轨
道间距也均为
l
,
?/p>
PQM
?/p>
P'Q'M'
的竖直高度均?/p>
4
R
,
两组半圆形轨道的半径均为
R
。轨道的
QQ'
端?/p>
MM'
端的对接狭缝宽度可忽略不?/p>
,
图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架。下层金属导轨接有电
?/p>
,
当将一金属杆沿垂直导轨方向搭接在两导轨上时
,
将有电流从电源正极流?/p>
,
经过导轨和金属杆?/p>
回电源负极。此时金属杆将受到导轨中电流所形成磁场的安培力作用而运动。运动过程中金属?/p>
始终与导轨垂?/p>
,
且接触良好。当金属杆由静止开始向右运?/p>
4
R
到达水平导轨末端
PP'
位置时其?/p>
度大?/p>
v
P
=
4
。已知金属杆质量?/p>
m
,
两轨道间的磁场可视为匀强磁?/p>
,
其磁感应强度与电流的?/p>
系为
B=kI
(
k
为已知常?/p>
),
金属杆在下层导轨的运动可视为匀加速运?/p>
,
运动中金属杆所受的摩擦?/p>
力、金属杆和导轨的电阻均可忽略不计?/p>
(1)
求金属杆在下层导轨运动过程中通过它的电流大小?/p>
(2)
金属杆由
PP'
位置无碰撞地水平进入第一组半圆轨?/p>
PQ
?/p>
P'Q'
,
又在狭缝
Q
?/p>
Q'
无碰撞地水平
进入第二组半圆形轨道
QM
?/p>
Q'M'
的内侧。求金属杆由
PP'
处到
MM'
处过程中动量的增量?/p>