2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理 选择性必修第二册（人教版2019 江苏专用）

综合提能（二） 综合提能（四）》 [典例]选A根据题意，金属棒匀速运动，因为导轨与金属[典例]解析：(1)磁场区域足够大，金属棒由静止开始先做变 棒电阻不计，故感应电流与感应电动势成正比，A正确；由F 加速运动，当重力沿导轨向下的分力与安培力平衡时，金属 =BIL可知t=0时刻安培力不为0，故B错误；由P=F 棒在磁场中运动的速度最大，产生的感应电动势也最大。设 可知C错误；电阻两端电压与电流成正比，故D错误。 在磁场中达到的最大速度为ym,有Em=BLm,根据闭合电 [针对训练] 1.选C由题图可知，从导线框的cd边进入磁场到ab边刚好 路欧姆定律有1。=尺 进入磁场，用时为0.2$，可得导线框运动速度的大小v 根据平衡条件有ngsin0=BIL 0.2m/s=0.5m/s,B错误：cd边切割磁感线产生的感应电 0.1 解得En=3mgR 2BL 动势E=0.01V,由公式E=Bl,可得磁感应强度的大小B: (2)根据能量守恒定律，金属棒下滑过程中电阻R上产生的 0.1X0.5T=0.2T,A错误；感应电流的方向为顺时针 0.01 热量等于金属棒损失的机械能，所以有Q=mgH一2m 时，对cd边应用右手定则可知，磁感应强度的方向垂直于纸 解得Q=mg(H一3r)。 面向外，C正确：t=0.4s至t=0.6s时间段为cd边离开磁 (3)假设金属棒能通过圆形轨道的最高，点D,则金属棒由C 场，b边切割磁感线的过程，由闭合电路的欧姆定律及安培 点运动到D点机械能守恒，根据机械能守恒定律有令m 力公式得安培力F-.代入载据得F=0.O4N.D错误。 m2+mg·2r 2.选D由题图乙可知，0t1时间内，线框中电流的大小与方 向都不变，易知线框中磁通量的变化率不变，故0一(1时间 解得vD=√2gr 内磁感应强度与时间的关系图线是一条倾斜的直线，A、B 金属棒通过圆形轨道最高点D时，根据牛顿第二定律及向 错误；又由于0~t1时间内电流的方向为正，即沿abeda方 心力公式有Fw十mg=m 向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向垂直纸面 向里，故0一t1时间内原磁场垂直纸面向里减小或垂直纸面 解得FND=mg,所以金属棒能通过最高点。 向外增大，C错误，D正确。 由牛顿第三定律可知，金属棒通过圆形轨道最高点D时对 轨道的压力FND'=FND=mg,方向竖直向上。 综合提能（三） [典例]解析：(1)如图所示，ab杆受重力mg,竖 答案：(1)3mgR 2BL (2)mg(H-3r)(3)能mg方向竖 直向下；支持力F、,垂直导轨平面向上；安培力 直向上 F,沿导轨平面向上。 针对训练] (2)当ab杆速度为v时，感应电动势E=Bl0, 1.选Cab棒切割磁感线产生的电动势为E=BLv,ab棒相当 此时电路中的电流I一 EBlv 于电源，由于电源有内阻，所以ab棒两端电势差小于BL)， A错误：由于ab棒匀速上升，由右手定则可知，a端电势更 ab杆受到的安培力F=Bl=BIy 高，B错误；由于ab棒匀速上升，由动能定理可知，作用在ab R 棒上的各个力的合力做的功等于零，C正确：根据功能关系 根据牛顿第二定律，有ngsin0-F=ma 可知，拉力F做的功等于重力势能的增加量和电路中产生 得a=gsin0-Bu 的热量之和，D错误。 1mR 2.解析：(1)金属框的总电阻为 (3)当加速度a=0,即B"=mgsin0时，ab杆达到最大速 R=4lλ=4×0.40×5.0×1032=0.0082 R 金属框中产生的感应电动势为 度，x="ngRsin0 B212 △BX 答案：(1)见解析图 (2)B gsin 0-BFv △t △t =0.1x7×a.4PV=0.008V mR E (3)mgRsin 0 金属框中的电流为I=尺=1A B12 t=2.0s时磁感应强度B2=(0.3一0.1×2)T=0.1T [针对训练] 金属框处于磁场中的有效长度为L=√21 1,选C根据法拉第电磁感应定律有E=A=0.5V,则回路 此时金属框所受安培力大小为 △t F=B2IL=0.1×1×W2×0.4N=0.042N。 中的电流为1=是-8A,A错送：所交安培力的大小为：F (2)0一2.0s内金属框产生的焦耳热为Q=2Rt=12× BIl=8N,B错误：根据牛顿第二定律有：F-F=(M+m)a, 0.008×2J=0.016J。 F:=(M十m)g,代入数据解得a=3m/s2,C正确，D错误。 答案：(1)0.042N(2)0.016J 2.选A两线圈的质量相等，线圈所用材料相同，则体积相同 第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动 甲线圈的匝数是乙线圈的2倍，则甲的横截面积是乙的一 半，长度是乙的2倍，由电阻定律可知，甲的电阻是乙的电阻 落实必备知识