《2012届高考物理电磁感应中的动力学问题第一轮复习学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届高考物理电磁感应中的动力学问题第一轮复习学案（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2012 届高考物理电磁感应中的动力学问题第一轮复习学案第四时 电磁感应中的动力学问题【教学要求】1掌握电磁感应中的动力学问题的分析方法；2、学会运用力学规律解决电磁感应问题。【知识再现】电磁感应中通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起这类问题覆盖面广，题型也多种多样，但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条等，基本方法是：确定电（E，r ）感应电流 运动导体所受的安培力合外力a的变化情况运动状态的分析 临界状态（a=0 时，vax 等） 。对于含容电路：、UQItFtv。注意：（1）电磁感应
2、中的动态分析，是处理电磁感应问题的关键，要学会从动态分析的过程中选择是从动力学方面，还是从能量方面解决问题（2）在分析运动导体的受力时，常画出平面示意图和物体受力图 类型一平衡问题【例 1】 （上海普陀区 08 届高三年级期末调研试卷）如图所示，质量位、电阻为 R、边长为 L 的等边三角形 AD，在 A 处用细线悬挂于点，垂直于 AD 施加一个垂直纸面向里的匀强磁场。当磁感应强度按规律 Bt（为常数）增强并且正好增大为 B0 时，D 边安培力是_，细线上的拉力为_。导示：根据法拉第电磁感应定律得E=/ t=Bs/t=3L3B04R容易分析三角形的三条边受安培力大小相等，合力为 0；对线框整体分
3、析，绳上的拉力 FT=g。类型二单金属杆问题【例 2】在图甲、乙、丙三图中，除导体棒 ab 可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器原不带电。设导体棒、导轨和直流电的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒 ab 一个向右的初速度 v0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒 ab 的最终运动状态是（ ）A三种情形下导体棒 ab 最终均做匀速运动B 甲、丙中，ab 棒最终将以不同的速度做匀速运动；乙中，ab棒最终静止甲、丙中，ab 棒最终将以相同的速度做匀速运动；乙中，ab 棒最终静止D三种情形下导体棒 a
4、b 最终均静止导示：选择 B。在甲中 ab 棒运动产生感应电动势对电容器充电，回路中产生感应电流，ab 棒受到安培力作用，作减速运动，当电容器两端的电压等于 ab 棒两端的电压时，不再充、放电，回路中无电流，ab 棒作匀速运动。在乙中，ab 棒运动产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab 棒受到安培力作用，作减速运动，直到速度为 0。在丙中，电为 ab 棒供电，开始向右运动，ab 棒运动产生感应电流方向与原电流同向，ab 棒受到安培力作用，作减速运动，减速到速度为 0 后，受安培力作用，向左加速。当 ab 棒产生的感应电动势与电电动势相等时，ab 棒中无电流，不再受力作匀速运动。类型三线框运动
5、问题【例 3】 （江苏省沛县中学 08 届高三第四次月考）如图，光滑斜面的倾角 = 30，在斜面上放置一矩形线框 abd，ab 边的边长 l1 = l ，b 边的边长 l2= 06 ，线框的质量 = 1 g，电阻 R = 01，线框通过细线与重物相连，重物质量 = 2 g，斜面上 ef 线（efgh）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度 B = 0 T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef 线和 gh 的距离 s = 114 ， （取 g = 10/s2） ，求：（1）线框进入磁场前重物的加速度；（2）线框进入磁场时匀速运动的速度 v；（3）ab 边由静止开始运动到
6、 gh 线处所用的时间 t；（4）ab 边运动到 gh 线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到 gh 线的整个过程中产生的焦耳热。导示：（1）线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力 FT，斜面的支持力和线框重力，重物受到重力和拉力 FT。对线框，由牛顿第二定律得 FT g sin= a联立解得线框进入磁场前重物的加速度 =/s2（2）因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，所以重物受力平衡 g = FT，线框 abd 受力平衡 FT= g sin+ FAab 边进入磁场切割磁感线，产生的电动势E = Bl1v；形成的感应电流 受到的安培力 联立上述各式得，g = g sin+ 代入数据解得
7、v=6 /s（3）线框 abd 进入磁场前时，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动到 gh 线，仍做匀加速直线运动。进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度相同，为 a = /s2该阶段运动时间为 进磁场过程中匀速运动时间线框完全进入磁场后线框受力情况同进入磁场前，所以该阶段的加速度仍为 a = /s2；解得：t3 =12 s因此 ab 边由静止开始运动到 gh 线所用的时间为 t = t1+t2+t3=2s（4）线框 ab 边运动到 gh 处的速度 v=v + at3 = 6 /s+12 /s=12 /s整个运动过程产生的焦耳热 Q = FAl2 =（g gsin
8、）l2 = 9 【点评】本题考查的知识点主要有牛顿定律、物体平衡条、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、运动学公式、能量守恒定律等。重点考查根据题述的物理情景综合运用知识能力、分析推理能力、运用数学知识解决物理问题的能力。类型四双电问题【例 4】 （07 届南京市综合检测题）超导体磁悬浮列车是利用超导体的抗磁化作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具。如图所示为磁悬浮列车的原理图，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场 B1 和 B2，导轨上有一个与磁场间距等宽的金属框 abd。当匀强磁场 B1 和 B2 同时以某一速度沿直轨
9、道向右运动时，金属框也会沿直轨道运动。设直轨道间距为 L，匀强磁场的磁感应强度为B1=B2=B 磁场运动的速度为 v，金属框的电阻为 R。运动中所受阻力恒为 f，则金属框的最大速度可表示为 （ ）A、 B、 、 D、 导示：金属框在磁场中运动时，产生的电动势为E=2BL（ v-v） ；稳定时，金属框匀速运动，受到的合力为 0，即2FA=f；FA=BIL ；I=E/R。得 ；故选择。类型五非匀强磁场问题【例】一个质量为、直径为 d、电阻为 R 的金属圆环，在范围足够大的磁场中竖直向下下落，磁场的分布情况如图所示。已知磁感强度竖直方向分量 B 的大小只随高度变化，其随高度变化关系为B=B0（1+）
10、 （此处为比例常数，且 0） ，其中沿圆环轴线的磁场方向始终向上。金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度。求：（1）圆环中感应电流的方向。（2）圆环收尾速度的大小。导示：（1）根据楞次定律可以判断圆环中感应电流的方向为俯视顺时针方向。（2）圆环中的磁通量变化=B0 d2vt/4；根据法拉第电磁感应定律 E=/t=B0 d2v /4I=E/R=B0 d2v /4R ；金属圆环最终稳定时，重力做功的功率等于电功率即 gv=I2R，所以，圆环收尾速度的大小为：1 （南通海安实验中学 08 年 1 月考试卷）如右图所示，A、B 为不同金属制成的正方形线框，
11、导线截面积相同，A 的边长是 B 的二倍，A 的密度是 B 的 1/2，A 的电阻是 B 的 4 倍，当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A 框恰能匀速下落，那么 ( ) AB 框一定匀速下落B 进入磁场后，A、B 中感应电流之比是 2：1二框全部进入磁场过程中，通过截面电量相等D二框全部进入磁场的过程中，消耗的电能之比为 2：12 （江苏省 2008 年高考物理全真模拟卷）如图所示，有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为 B，一根质量为的金属杆从轨道上由静止滑下经过足够长的时间后，金属杆的
12、速度会趋近于一个最大速度 v，则 ( )A如果 B 增大，v 将变大B 如果 变大，v 将变大如果 R 变大，v 将变大D如果变小，v 将变大 3如图一所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架 deg 处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆 ab 与金属框架接触良好。在两根导轨的端点 d、e 之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力 F 作用在金属杆 ab 上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆 ab 始终垂直于框架。图二为一段时间内金属杆受到的安培力 f 随时间 t 的变化关系，则图三中可以表示外力 F 随时间 t 变化关系的图象是（ ）4如图所示,有一磁场,方向垂直于 x 平面向里,磁感应强度 B 沿轴方向不变化,而沿 x 轴方向变化,且 磁场中的矩形线圈面积为 1002、电阻为 01,ab 边平行于 x 轴,为使线圈沿+x 轴匀速运动,需要加一恒力 F,恒力的功率为 002,求线圈匀速运动的速度为多大? 答案：1、AD 2、B 3、B 4、v=/s
