《高考物理二轮复习电磁感应专题.》.doc

2010届高考物理二轮复习：电磁感应专题 一、单棒问题 例1：（2007上海，23）如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。 （1）求导体棒所达到的恒定速度v2； （2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？ （3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？ （4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。 【】， 速度恒定时有： ＝f，可得： （2）假设导体棒不随磁场运动，产生的感应电动势为 ，此时阻力与安培力平衡，所以有， （3）P导体棒＝Fv2＝f，P电路＝E2/R＝＝， （4）因为－f＝ma，导体棒要做匀加速运动，必有v1－v2为常数，设为(v，a＝，则－f＝ma，可解得：a＝。 例2：如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4Ω。导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。 （1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小； （2）求第2s末外力F的瞬时功率； （3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3J，求回路中定值电阻R上产生的焦耳热是多少。 解： （1）设路端电压为U，杆的运动速度为v，有 （2分） 由图乙可得 U=0.1t （2分） 所以速度 v=1 t （2分） 因为速度v正比于时间t，所以杆做匀加速直线运动 ， 且加速度 a=1m/s2 （2分） （用其他方法证明可参照给分） （2）在2s末，v=at=2m/s， 杆受安培力 （2分） 由牛顿第二定律，对杆有 ， 得拉力F=0.175N （2分） 故2s末的瞬时功率 P=Fv=0.35W （2分） (3) 在2s末， 杆的动能 由能量守恒定律，回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.1J （3分） 根据 Q=I2Rt，有 故在R上产生的焦耳热 （3分） 练习1：如图所示，一平面框架宽L=0.3m，与水平面成370角，上下两端各有一个电阻RO=2Ω框架的其它部分电阻不计，垂直于框面的方向存在向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1T，ab为金属杆，其长为L＝0．3m，质量m＝1kg，电阻r＝2Ω，与框架间的动摩擦因数L＝0．5，以初速度v0＝10m/s向上滑行，直到上升到最高点的过程中，上端电阻R0产生的热量为Q0＝5J，求：（1）ab杆沿斜面上升的最大距离；（2）在上升过程中，通过下端电阻中的电量（sin37°＝0．6，cos37°＝0．8）。解析：，通过ab杆的电流， 所以电路总发热量， 杆ab上升过程中，由能量守恒得：， 解得， （2），则通过ab杆的电荷量为2，则， 又，得 练习2：如图甲所示，不计电阻的“U”形光滑导体框架水平放置，框架中间区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T，有一导体杆AC横放在框架上，其质量为m＝0.10kg，电阻为R＝4.0Ω。现用细绳栓住导体杆，细绳的一端通过光滑的定滑轮绕在电