高考物理之磁場運動類電磁感應試題的探源及求解_第1頁
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文檔簡介

電磁感應試題一直是高中物理中的熱點和難點,而電磁感應試題中磁場運動類題目更是難點。今天,我們就來討論這類試題。題目一.一種電磁驅動的無繩電梯簡化模型如圖所示,光滑的平行長直金屬軌道固定在豎直面內,下端接有電阻,導體棒垂直跨接在軌道上,勻強磁場的方向垂直軌道平面向里。磁場以速度v勻速向上移動,某時刻導體棒由靜止釋放,導體棒始終處于磁場區(qū)域內,軌道和導體棒的電阻均不計、接觸良好,則()A.導體棒向上運動的速度可能為vB.導體棒在磁場中可能先下降再上升C.安培力對導體棒做的功大于導體棒機械能的增量D.安培力對導體棒做的功可能小于回路中產生的熱量

【來源】2024屆江蘇省南通市高三上學期一模物理試題第11題?!敬鸢浮緿?!驹斀狻緽.根據(jù)題意,導體棒始終處于磁場區(qū)域內,開始,磁場勻速向上移動,導體棒相對磁場向下的速度大小為v,根據(jù)右手定則判斷感應電流水平向右,安培力豎直向上,若安培力小于導體棒重力,則棒會先向下做加速運動,至安培力等于導體棒重力時,開始勻速向下運動,離開磁場磁場區(qū)域,而某時刻導體棒由靜止釋放,導體棒始終處于磁場區(qū)域內,故判斷安培力大于導體棒重力,則棒會先向上做加速運動,至安培力等于導體棒重力時,開始勻速向上運動,故B錯誤;A.設導體棒運動速度為v1,由B選項的分析可得,當導體棒勻速時,速度最大,此時受力平衡

故導體棒向上運動的速度v1小于v,故A錯誤;CD.根據(jù)功能關系知安培力對導體棒做的功轉化為導體棒機械能,轉化為回路中產生的熱量,故安培力對導體棒做的功等于導體棒機械能的增量,可能小于回路中產生的熱量,故D正確,C錯誤。故選D。題目二.為了提高城市摩天大樓中電梯的運行效率并縮短候梯時間,人們設計了一種電磁驅動的無繩電梯,如圖甲。圖乙所示為電磁驅動的簡化模型:光滑的平行長直金屬導軌置于豎直面內,間距L=1m。導軌下端接有阻值R=1Ω的電阻,質量m=0.1kg的導體棒(相當于電梯車廂)垂直跨接在導軌上,導軌和導體棒的電阻均不計,且接觸良好。在導軌平面上存在磁感應強度大小B=0.5T,方向垂直紙面向里的勻強磁場,導體棒始終處于磁場區(qū)域內,g取10m/s2。t=0時刻,磁場以速度v1=10m/s速度勻速向上移動的同時靜止釋放該導體棒。

(1)求t=0時刻導體棒的加速度大??;(2)若導體棒隨之運動并很快達到一個恒定速度,求該恒定速度的大小?!緛碓础?022屆江蘇省南京市海安、南京外國語、金陵高三下學期押題卷物理試題。【答案】(1)a=15m/s2;(2)v=6m/s?!驹斀狻浚?)在t=0時刻,磁場勻速向上移動,導體棒相對磁場向下的速度大小為v1=10m/s,由電磁感應定律,可知導體棒產生的感應電動勢為E1=BLv1=0.5×1×10V=5V回路中的電流為

導體棒受到向上的安培力為F安1=BI1L=0.5×5×1N=2.5N

由牛頓第二定律可得F安1?mg=ma解得加速度大小為

加速度方向豎直向上,導體棒向上做加速運動。(2)若導體棒隨之運動并很快達到一個恒定速度,此時導體棒受向上安培力大小等于重力,則有F安2=BI2L=mg=1N解得此時回路中的電流為I2=2A由電磁感應定律可得E2=BLv2解得v2=4m/s由電磁感應定律可知,v2是導體棒相對磁場的運動速度,則有導體棒的恒定速度為

題目三.23.(13分)如圖(a)所示,光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內,間距為L。導軌左端接有阻值為R的電阻。質量為m的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計,且接觸良好。在導軌平面上有一矩形區(qū)域內存在著豎直向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B。開始時,導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端。當磁場以速度v1勻速向右移動時,導體棒隨之開始運動,同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達到恒定速度。此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內。

⑴求導體棒所達到的恒定速度v2;⑵為使導體棒能隨磁場運動,阻力最大不能超過多少?⑶導體棒以恒定速度運動時,單位時間內克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?⑷若t=0時磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運動,經過較短時間后,導體棒也做勻加速直線運動,其v-t關系如圖(b)所示,已知在時刻t導體棒的瞬時速度大小為vt,求導體棒做勻加速直線運動時的加速度大小。這道題是2007年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試(上海卷)物理試題壓軸題第23題,可以說這就是磁場運動類電磁感應試題的源頭吧。此后,就經常出現(xiàn)在高中物理試卷上,比如江蘇省南師附中江寧分校2018-2019學年學年高二上學期期末模

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