2025届高考物理二轮复习讲义：微专题9 电磁感应实践性应用专题 【含答案】

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解构情境,还原电磁感应基础问题
例1 [2024·浙江1月选考] 如图甲所示,扫描隧道显微镜减振装置由绝缘减振平台和磁阻尼减震器组成.平台通过三根关于O'O″轴对称分布的相同轻杆悬挂在轻质弹簧的下端O,弹簧上端固定悬挂在O'点,三个相同的关于O'O″轴对称放置的减振器位于平台下方.如图乙所示,每个减振器由通过绝缘轻杆固定在平台下表面的线圈和固定在桌面上能产生辐向磁场的铁磁体组成,辐向磁场分布关于线圈中心竖直轴对称,线圈所在处磁感应强度大小均为B.处于静止状态的平台受到外界微小扰动,线圈在磁场中做竖直方向的阻尼运动,其位移随时间变化的图像如图丙所示.已知t=0时速度为v0,方向向下,t1、t2时刻的振幅分别为A1、A2.平台和三个线圈的总质量为m,弹簧的劲度系数为k,每个线圈半径为r,电阻为R.当弹簧形变量为Δx时,其弹性势能为12k(Δx)2, 重力加速度为g,不计空气阻力.求:
(1)平台静止时弹簧的伸长量Δx0;
(2)t=0时,每个线圈所受到安培力F的大小;
(3)在0~t1时间内,每个线圈产生的焦耳热Q;
(4)在t1~t2时间内,弹簧弹力冲量I弹的大小.
【技法点拨】
1.此题情境新颖,需要学生理解题设,挖掘信息,攫取条件,构建模型.
2.此类问题指向也比较简单,就是需要学生从模型中抽取出常见的电磁感应基本题设,从能量、电荷量、力与运动角度分析此类问题.
利用题设信息运用创造性思维解决问题
例2 如图所示是简化的某种旋转磁极式发电机原理图.转子是中心在O点的条形磁铁,条形磁铁的长为2a,质量为m,横截面积为S,磁体两极的磁感应强度大小为B1;定子看成匝数n不同的两小线圈A、B,匝数n1>n2,二者轴线在同一平面内且相互垂直,两线圈到其轴线交点O的距离相等,且均连接阻值为R的电阻,线圈的长度远小于a,截面积小于S.线圈B通过单刀双掷开关K与两粗糙平行金属导轨相连,金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ,处于垂直于导轨平面的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B2,导轨间距为L,质量为M、电阻为r的金属棒PQ放置在导轨上,金属棒与导轨间的摩擦因数为μ(μ>tan θ).现用外力让条形磁铁绕O点在该平面内做角速度为ω的匀速圆周运动,两线圈输出正弦式交变电流.已知图示位置穿过线圈A的磁通量为穿过条形磁铁N极磁通量的k倍(k