电磁感应及综合应用专题.doc

PAGE  专题　电磁感应及综合应用 模型一　电磁感应中的图象问题 【例1】如图，水平虚线MN的上方有一匀强磁场，矩形导线框ABCD从某处以速度v0竖直上抛，向上运动高度H后进入与线圈平面垂直的匀强磁场，此过程中导线框的AB边始终与边界MN平行，在导线框从抛出到速度减为零的过程中，以下四个图中能正确反映导线框的速度与时间关系的是（　　）。 举一反三1（2012·北京海淀期末）如图所示，在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，沿水平面固定一个V字形金属框架CAD，已知∠A＝θ，导体棒EF在框架上从A点开始在外力作用下，沿垂直EF方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好。关于回路中的电流I和消耗的电功率P随时间t变化关系，下列四个图象中可能正确的是（　　）。 模型二　电磁感应中的动力学问题 【例2】（2012·河南洛阳五校联考）如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨AB与CD，阻值为R的电阻与导轨的A、C端相连。质量为m、边长为l、电阻不计的正方形线框垂直于导轨并可在导轨上滑动。整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度（物块不会触地），g表示重力加速度，其他电阻不计，则（　　）。 A．因通过正方形线框的磁通量始终不变，故电阻R中没有感应电流 B．物体下落的加速度为0.5g C．若h足够大，物体下落的最大速度为eq \f(mgR,2B2l2) D．通过电阻R的电荷量为eq \f(Blh,R) 举一反三2（2012·山西四校联考）如图，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0＜θ＜90°），其中MN与PQ平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒AB由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，AB棒接入电路的电阻为R，当流过AB棒某一横截面的电荷量为q时，金属棒的速度大小为v，则金属棒AB在这一过程中（　　）。 A．运动的平均速度大小为v/2 B．沿导轨方向的位移大小为qR/Bl C．产生的焦耳热为qBlv D．受到的最大安培力大小为eq \f(B2l2v,R)sin θ 模型三 电磁感应中的能量转化问题 【例3】（2012·天津理综）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻。一质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x＝9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1:Q2＝2:1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； （3）外力做的功WF。 举一反三3如图所示，以O为原点建立直角坐标系Oxy，粗糙绝缘水平地面沿着x轴，y轴在竖直方向。在x≤0区域存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，在x轴上方存在电场强度为E、方向竖直向上的匀强电场。现在水平地面上某一位置P安装一个弹射器，某一时刻从弹射器中弹射出一个质量为m、电荷量为＋q的小物块，物块以初速度v0在粗糙绝缘的水平地面上向右运动，经一段时间t物块滑到原点O，且此时物块对水平地面的压力刚好为零。已知物块与水平面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。 （1）写出小物块在x＞0区域运动时，其坐标y与x之间的关系式。 （2）小物块在水平地面上运动时克服摩擦力做功是多少？ 【易错题例】一质量为m、电阻为r的金属杆AB，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30°角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行过程中不正确的是（　　）。 A．向上滑行的时间小于向下滑行的时间 B．在向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量 C．向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等 D．金属杆从开始