高三物理一轮复习教学案课题电磁感应综合应用

1高三物理一轮复习教学案课题：电磁感应综合应用1：如图所示，ab和cd是两根足够长的平行金属导轨，两导轨间距离为L，导轨固定，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨所在的平面内有垂直导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度B在导轨的a、b端之间连接一阻值为R的定值电阻。一根质量为m的金属棒MN放置在导轨上。且总与导轨垂直。导轨和棒接触良好，且电阻均可不计。（1）导轨与棒之间光滑接触，棒运动的最大速度是多少？（2）若导轨与棒之间动摩擦因数为μ，棒运动的最大速度又是多少？2．如图13-3-11所示，固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PQ、MN，PQ、MN的电阻不计，间距为d=0.5m，P、M两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，电阻均为r=0.1Ω，质量分别为1m=300g和2m=500g的两金属棒1L、2L平行搁在光滑导柜上，现固定棒1L，2L在水平恒力F=0.8N的作用下，由静止开始做加速运动，试求：（1）当电压表读数为U=0.2V时，棒2L的加速度多大？（2）棒2L能达到的最大速度mv（3）若固定1L，当棒2L的速度为v，且离开棒1L距离为s的同时，撤去外力F，为保持棒2L做匀速运动，可以采用将B从原值（0B=0.2T）逐渐减小的办法，则磁感应强度B应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）θBdcbMaMRNθ图13-3-1123：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（见图13-4-4），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的关系如图13-4-5。（取重力加速度g=10m/s2）（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=0.5Ω；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？4、如图-29所示，一垂直纸面向里的非匀强磁场，其磁感强度沿y方向大小不变，沿x方向均匀减弱，减小率为0.05T/m。一边长为10cm的正方形铝框，总电阻为0.25，铝框平面与磁场方向垂直，在外力作用下，以20m/s的速度沿x正方向做匀速直线运动。求：（1）铝框中感应电流的大小。（2）铝框匀速运动了2m的过程中，外力对铝框做的功。（3）分析铝框左、右两边受安培力的情况。图13-4-4图13-4-5图-2935.如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场（在同一水平线上各处磁感应强度相同），磁场方向垂直纸面向里导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将导轨从O处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为v，到达P处时速度为v/2，O点和P点到MN的距离相等，求：（1）求金属棒在磁场中所受安培力F1的大小；（2）若已知磁场上边缘（紧靠MN）的磁感应强度为B0，求P处磁感应强度BP；（3）在金属棒运动到P处的过程中，电阻上共产生多少热量？6．如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的处速度v0，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。（1）求初始时刻导体棒受到的安培力；（2）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？(3)导体棒往复运动，最终将静止在何处？从导体棒开始运动到最终停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？RmLv047.相距为L的足够长光滑平行金属导轨水平放置，处于磁感应强度为B，方向竖直向上的匀强磁场中。导轨一端连接一阻值为R的电阻，导轨本身的电阻不计，一质量为m，电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上，如图所示。现对金属棒施一恒力F，使其从静止开始运动。求：（1）运动中金属棒的最大加速度和最大速度分别为多大？（2）计算下列两个状态下电阻R上消耗电功率的大小：①金属棒的加速度为最大加速度的一半时；②金属棒的速度为最大速度的四分之一时。8.两根相距ml20.的闰行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中磁场的磁感应强度B=0.2Ω，回路中其余部的电阻可不计。已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图2所示，不计导轨上的摩擦。（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小。（答案：3.2×10-2N）（2）求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。(1.28×10-2J)RBFba57.解析：（1）开始运动时金属棒加速度最大mFam当金属棒由于切割磁感线而受安培力作用，安培力与所受恒力F相等时速度达到最大，即E=BLvrREIBILF安F=F安由以上四式可解得：22)(LBrRFvm（2）当金属棒加速度为最大加速度的一半时，安培力应等于恒定拉力的一半，即：21FLBI此时电阻R上消耗的电功率为：P1=I12R由以上两式解得：22214LBRFP当金属棒的速度为最大速度的四分之一时：42mvBLErREI22P2=I22R由以上三式解得：P2=22216LBRF3.解析：（1）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。（2）感应电动势vBL①感应电流RI②安培力RLvBIBLFM22③由图线可知金属杆受拉力、安增力和阻力作用，匀速时合力为零。6fRLvBF22④)(22fFLBRv⑤由图线可以得到直线的斜率k=2，12kLRB（T）⑥（3）由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f，f=2（N）⑦若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力，由截距可求得动摩擦因数4.0⑧6解：（1）初始时刻导体棒中的感应电动势为：0BLvE导体棒中的感应电流RUI导体棒受到的安培力RvLBBIlF022，方向水平向左。（2）导体棒从初始时刻到速度第一次为零的过程中根据功和能的关系，得：安培力所做的功20121mvEWp电阻R上产生的焦耳热pEmvQ20121（3）由能量守恒和平衡条件得，导体棒往复运动，最终将静止于初始位置。整个过程中产生的焦耳热2021mvQ5．解析：（1）从O→MN过程中棒做自由落体，ghv22（2分）从MN→P的过程中做匀减速运动，故F1大小不变，RvLBRLvBLBLIBFMN2200001（4分）又RvLBRLvBLBLIBFPPPPP22/221（4分）所以02BBP（2分）（3）棒从MN→P过程中产生热量22287)2(2121mvvmmvmghQ．（4