2019最新高考物理大二轮复习 电路与电磁感应 提升训练14 电磁感(2)

已知模型车的总质量为m1=36 kg,空气阻力不计。不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁产生磁场的影响。

(1)电磁铁的磁感应强度达到最大时,模型车的速度为多大?

(2)模型车的制动距离为多大?

(3)为了节约能源,将电磁铁换成若干个并在一起的永磁铁组,两个相邻的磁铁磁极的极性相反,且将线圈改为连续铺放,如图丙所示,已知模型车质量减为m2=20 kg,永磁铁激发的磁感应强度恒为B2=0.1 T,每个线圈匝数为N=10,电阻为R2=1 Ω,相邻线圈紧密接触但彼此绝缘。模型车仍以v=20 m/s的初速度开始减速,为保证制动距离不大于80 m,至少安装几个永磁铁?

11.两根平行金属导轨固定倾斜放置,与水平面夹角为37°,相距d=0.5 m,a、b间接一个电阻

R,R=1.5 Ω。在导轨上c、d两点处放一根质量m=0.05 kg的金属棒,bc长L=1 m,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。金属棒与导轨接触点间电阻r=0.5 Ω,金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑,如图1所示。在金属导轨区域加一个垂直导轨斜向下的匀强磁场,磁场随时间的变

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化关系如图2所示。重力加速度g取10 m/s。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

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(1)0~1.0 s内回路中产生的感应电动势大小(金属棒未离开木桩)。

(2)t=0时刻,金属棒所受的安培力大小。

(3)在磁场变化的全过程中,若金属棒始终没有离开木桩而上升,则图2中t0的最大值。

(4)通过计算在图3中画出0~t0max内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象。

12.(2018年2月宁波重点高中高三期末)如图所示,MNPQ是固定于水平桌面上的足够长的U形金属导轨,导轨中接有阻值为R=6 Ω的电阻,两导轨的间距为l=1.0 m,质量为m=0.6 kg,电阻r=4 Ω的金属杆EF可在轨道上滑动,滑动时保持与轨道垂直,杆与轨道之间的滑动摩擦力大小Ff=0.32 N,导轨的电阻不计,初始时,杆EF位于图中的虚线处,虚线右侧有一无限宽的匀强磁场区域,磁场方向垂直于桌面,磁感应强度的大小为B=1.0 T,在t=0时刻,给EF杆一瞬时冲击,使之获得v0=2 m/s方向向右的初速度。经过时间t=1.25 s,EF杆离开虚线的距离为x=2.0 m,若不考虑回路的自感。求:

(1)在t=0 s时刻,流过金属杆EF电流的大小与方向;

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(2)在t=1.25 s时刻,金属杆EF的速度大小;

(3)在此过程中电阻R上产生的焦耳热。

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提升训练14 电磁感应的电路和图象问题

1.答案 (1)(3)

(2)mgsinα+μmgcosα+

-mv2

解析 (1)线圈一半面积进入磁场时产生的感应电动势,感应电流 q=Δt=。

(2)线圈匀速运动,受力平衡F=mgsinα+F安+μmgcosα

F安=

。

F=mgsinα+μmgcosα+(3)ab边进磁场时Uab=BLv

cd边出磁场时Uab'=BLv1, 已知Uab=Uab',可得v1=3v

根据动能定理

F(L+d)-mg(L+d)sinα-μmg(L+d)cosα+W安=Q总=-W安

mv2

Qab=Q总=-mv2。

2.答案 (1)2.0 A (2)1.0 m/s (3)①见解析 ②2.7 J

解析 (1)x=0处的磁感应强度B0=2.0 T,则金属棒在x=0处产生的感应电动势 E=B0dv0=0.40 V

根据闭合电路欧姆定律,此时回路中的电流

I==2.0 A。

(2)因为运动过程中电阻上消耗的功率不变,所以金属棒产生的感应电动势E和回路中的电流I都保持不变,与x=0处相等。x=2 m处的磁感应强度B2=1.0 T,设金属棒在x=2 m处的速度为v2,则有

E=B2dv2

所以v2=1.0 m/s。