小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com疑难压轴4电磁感应综合应用1．（2024•浙江）某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”，设计了如图所示装置。飞轮由三根长a＝0.8m的辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长细绳绕在圆环上，系着质量m＝1kg的物块，细绳与圆环无相对滑动。飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触，开关S可分别与图示中的电路连接。已知电源电动势E0＝12V、内阻r＝0.1Ω、限流电阻R1＝0.3Ω、飞轮每根辐条电阻R＝0.9Ω，电路中还有可调电阻R2（待求）和电感L，不计其他电阻和阻力损耗，不计飞轮转轴大小。（1）开关S掷1，“电动机”提升物块匀速上升时，理想电压表示数U＝8V。①判断磁场方向，并求流过电阻R1的电流I；②求物块匀速上升的速度v。（2）开关S掷2，物块从静止开始下落，经过一段时间后，物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等：①求可调电阻R2的阻值；②求磁感应强度B的大小。【解答】解：（1）开关S掷1，相当于电动机；①物块上升，则金属轮沿逆时针方向转动，辐条受到的安培力指向逆时针方向，辐条中电流方向从圆周指向O点，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外；由闭合电路的欧姆定律E0＝U+I（R1+r）代入数据解得流过电阻R1的电流为10A；②三根辐条的并联电阻R并=R3=0.93Ω=0.3Ω根据能量守恒定律UI＝I2R并+mgv代入数据解得v＝5m/s；另解：辐条切割磁感线产生的电动势与电源电动势相反，设每根辐条产生的电动势为E1，等效小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com电路图如图1所示：则U＝E1+IR并代入数据解得E1＝5V此时金属轮可视为电动机P出＝E1I当物块P匀速上升时P出＝mgv解得v＝5m/s（2）物块匀速下落时，相当于发电机；①由能量关系可知mgv′＝（I′）2（R2+R并）代入数据解得R2＝0.2Ω另解：等效电路图如图2所示：由受力分析可知，辐条受到的安培力与第（1）问相同，经过R2的电流I′＝I＝10A由题意可知v′＝v＝5m/s每根辐条切割磁感线产生的感应电动势E2＝E1＝5VR总=E2I'=5V10A=0.5Ω根据电阻串联、并联电路的特点R总＝R2+R并小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com代入数据解得R2＝0.2Ω②根据导体棒切割磁感线产生感应电动势E2=12Bωa2=12Baωa=12Bav'而E2＝5V代入数据解得B＝2.5T。答：（1）①磁场方向垂直纸面向外；流过电阻R1的电流为10A；②物块匀速上升的速度为5m/s；（2）①可调电阻R2的阻值为0.2Ω；②磁感应强度B的大小为2.5T。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com2．（2024•广西）某兴趣小组为研究非摩擦形式的阻力设计了如图甲的模型。模型由大齿轮、小齿轮、链条、阻力装置K及绝缘圆盘等组成。K由固定在绝缘圆盘上两个完全相同的环状扇形线圈M1、M2组成，小齿轮与绝缘圆盘固定于同一转轴上，转轴轴线位于磁场边界处，方向与磁场方向平行，匀强磁场磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，与K所在平面垂直。大、小齿轮半径比为n，通过链条连接。K的结构参数见图乙。其中r1＝r，r2＝4r，每个线圈的圆心角为π﹣β，圆心在转轴轴线上，电阻为R。不计摩擦，忽略磁场边界处的磁场，若大齿轮以ω的角速度保持匀速转动，以线圈M1的ab边某次进入磁场时为计时起点，求K转动一周：（1）不同时间线圈M1的ab边或cd边受到的安培力大小；（2）流过线圈M1的电流有效值；（3）装置K消耗的平均电功率。【解答】解：（1）由题意知大齿轮以ω的角速度保持匀速转动，大小齿轮线速度相等，则ω1=vr，ω=vnr可得小齿轮转动的角速度为ω1＝nω转动周期为T¿2πω1=2πnω以线圈M1的ab边某次进入磁场时为计时起点，到cd边进入磁场，经历的时间为t1=π−β2πT=π−βnω这段时间内线圈M1产生的电动势为E1＝B（4r﹣r）va+vb2=¿B×3r×rω1+4rω12=152nBr2ω小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com电流为：I1¿E1R=15nBr2ω2R受到的安培力大小：F1＝BI1L＝B×15nBr2ω2R×（4rr...