专题突破电磁感应.docVIP

江苏省2010届高三物理专题突破 电磁感应 26、如图(甲)所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L=1 mR=2Ω电阻连接，一质量为m=0.5 kg的导体杆与两轨道垂直，静止地放在轨道上，杆及轨道的电阻均忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间关系如图10(乙)所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，经过位移s=2.5 ms′=2 m停下．求： (1)导体杆运动过程中的最大速度； (2)拉力FR上产生的焦耳热； （1）撤去拉力F后，设回路中平均电流为I，撤去拉力F时导体杆速度为v，由动量定理得 －BIL?Δt=0-mv I＝=BLs?/(RΔt) v＝B2L2s?/(mR)＝8 m/s (8分) (2)由题知，导体杆匀速运动速度为vF与杆受的安培力大小相等，即 F＝B2L2v/R 代入数据得 F＝16 N 设拉力作用过程中，电阻R上产生的焦耳热为Q 由功能关系可得 Q+mv2/2=WF 又由F-s图像可知 WF＝30 J 代入数据得 Q =14 J 27、如图甲所示，光滑绝缘 水平面上一矩形金属线圈 abcd的质量为m、电阻为R、ad边长度为L，其右侧是有左右边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，ab边长度与有界磁场区域宽度相等，在t=0时刻线圈以初速度v0进入磁场，在t=T时刻线圈刚好全部进入磁场且速度为vl，此时对线圈施加一沿运动方向的变力F，使线圈在t=2T时刻线圈全部离开该磁场区，若上述过程中线圈的v—t图象如图乙所示，整个图象关于t=T轴对称． (1)求t=0时刻线圈的电功率； (2)线圈进入磁场的过程中产生的焦耳热和穿过磁场过程中外力F所做的功分别为多少? (3)若线圈的面积为S，请运用牛顿第二运动定律和电磁学规律证明：在线圈进人磁场过程中 (1)t=0时，E=BLv0 线圈电功率P== (2)线圈进入磁场的过程中动能转化为焦耳热 Q=mv02-mv12 外力做功一是增加动能，二是克服安培力做功 WF=mv02-mv12 (3)根据微元法思想，将时间分为若干等分，每一等分可看成匀变速 vn-vn+1= ∴v0-v1=(I1L1+I2L2+…+InLn)[来源:学科网] 其中I1L1+I2L2+…+InLn=Q 电量Q=It== ∴v0-v1= 28、如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m，轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合．现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求： （1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向； （2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热解：（1）设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，根据动能定理则有 （F-μmg）s=mv12 导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1此时通过导体杆上的电流大小I=E/（R+r）=3.8A（或3.84A）根据右手定则可知，电流方向为由b向a（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均，则由法拉第电磁感应定律有 E平均=△φ/t=Bld/t 通过电阻R的感应电流的平均值 I平均=E平均/（R+r）通过电阻R的电荷量 q=It=0.512C（或0.51C）（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有mg=mv32/R0 （1分）[来源:学_科_网] 对于导体杆从NN′运动至PP′的过程，根