分组练(8)电磁感应规律的综合应用B组-【衡水金卷·先享题】2023高考物理专项提分卷（新教材旧高考）

分组练(8) 电磁感应规律的综合应用B组 (限时50分钟) 1.(12分)电磁刹车是一种新的刹车形式，某实验小2.(12分)如图所示，两根等高光滑的圆弧金属轨 组利用遥控塑料小车模型探究电磁刹车的效果， 道半径为r、间距为L,轨道的电阻忽略不计。在 在遥控小车底面安装与小车底面长、宽均相同的 N匝矩形导线框abcd,其总电阻为R,其平面与水 轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在 平地面平行，如图所示，小车前面有一垂直水平地 一方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁 面的匀强磁场区域。小车在磁场外以恒定功率P 场中。现有一根长度也为L、质量为m、阻值为R 做直线运动，受到地面的阻力恒为「，进入磁场前 的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑，到 达轨道底端cd时受到轨道的支持力大小为2mg。 已达到最大速度，车头（αb边）刚要进入磁场时牵 引力立即变为零，车尾(cd边)刚出磁场时速度恰 已知重力加速度为g,整个过程中金属棒垂直导轨 且接触良好。 好为零。已知小车的总质量为，导线框长为d、 宽为L,有界匀强磁场宽度也为d,磁感应强度为 (1)求金属棒到达轨道底端cd时通过电阻R的电 B,方向竖直向下，若不考虑其他阻力的影响。求： 流大小： (2)若金属棒在拉力的作用下，从cd处开始以速 (1)小车车头刚进入磁场时，线框所受的安培力： (2)电磁刹车过程中产生的焦耳热以及刹车所用 率v。向右沿轨道做匀速圆周运动，则在到达ab处 的过程中拉力做的功为多少？ 的时间。 :X Q 物理专项提分卷（新教材）第59页（共66页） 3.(20分)为了减小传统制动器的磨损，提高安全性4.(20分)如图所示，两光滑、平行的金属导轨由倾斜 能，某设计师设想用电磁阻尼承担电梯减速时大 部分和水平部分组成，间距为L,两部分平滑连 部分制动的负荷。如图甲所示为设计的电磁阻尼 接，倾斜部分MP、NQ与水平面的夹角为0，处在 制动器的原理图，电梯箱与配重的质量都为M,通 垂直倾斜导轨平面向下、磁感应强度大小为B的 过高强度绳紫套在半径为1的承重转盘上，且绳 匀强磁场中，左端通过双刀单掷开关K与匝数为 索与转盘之间不打滑，承重转盘通过固定转轴与 V、横截面积为S、电阻为r的线圈相连，线圈内有 制动转盘相连，制动转盘上固定了半径分别为” 方向垂直于线圈横截面向下、磁感应强度大小B 和3的内、外两个金属圈，两金属圈的电阻不计， 随时间均匀变化的磁场：导轨水平部分PE、QF被 两金属圈之间用三根互成120°的辐向导体棒连 均分为四个区域，其中第I、Ⅲ区域内有方向垂直 接，如图乙所示，每根导体棒的电阻均为R,制动 导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场， 转盘放置在一对励磁线圈之间，励磁线圈产生方 第Ⅱ、V区域内无磁场，水平导轨长为4d:E、F间 向垂直于制动转盘、磁感应强度大小为B的匀强 连接阻值为R的定值电阻。接通开关K后，垂直 磁场，磁场区域限制在120°辐向角内，磁场区域如 倾斜导轨放置的金属棒：b恰好静止在距离水平 图乙阴影区所示（始终有且只有一根导体棒在磁 导轨高h处：断开开关K,金属棒将开始下滑，已 场内)。若电梯箱内放置质量为m的货物一起以 知金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻 速度竖直匀速上升，电梯箱离终点（图中未画 不计，金属棒的质量为m、电阻为R、长度为L,重 出)高度为h时关闭动力系统，仅开启电磁制动， 力加速度为g。 一段时间后，电梯箱恰好到达终点，已知重力加速 (1)判断B。是增加还是减小，并求出B。随时间的 度为g。 变化率的大小： (1)若在开启电磁制动的瞬间，三根金属棒的位置 (2)若金属棒下滑至PQ时的速度为，求下滑过 刚好在图乙所示的位置，制动转盘顺时针运动，则 程中流过电阻R的电荷量及电阻R上产生的 此时制动转盘上的电动势E为多少？此时cd两 热量： 端的电压为多大？ (3)若金属棒最终恰好停在第Ⅲ区域的右边界处， (2)若忽略承重转盘和制动转盘的质量，且不计一 求进、出第I区域时电阻R两端的电压分别为 切摩擦，则在上述电磁制动的过程中，制动转盘产 多少？ 生的热量为多少？ (3)求电梯速度为时制动转盘的电磁阻尼瞬时 功率，若要提高制动效果，试对上述设计做出一处 改进。 承重转盘 辐向导体棒 磁场区 转盘 开关S励磁电源 电梯箱 配项 甲 物理专项提分卷（新教材）第60页（共66页）】·物理专项提分卷（新教材）· 参考答案及解析 通过CD边的电流L=R E 3BLu 5r (1分) 感应电流1= R (1分) CD边受到的安培力大小F1=B1,L=3B题 小车车头刚进入磁场时，安培力大小F=NBIL 5r (1分) (2分) 根据左手定则可知CD边受到安培力的方向水平向 解得F=YLP Rf ，根据右手定则和左