電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題.doc

電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題圖 16-7-2例1. 如圖 16-7-2所示，正方形線圈abcd邊長L=0.20m,質(zhì)量m=0.10kg ,電阻R=0.1,砝碼質(zhì)量M= 0.14kg ,勻強(qiáng)磁場B=0.50T.當(dāng)M從某一位置下降,線圈上升到ab邊進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng),直到線圈全部進(jìn)入磁場.問線圈運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量多大?(g=10m/s2)圖16-7-5例2 兩金屬桿ab和cd長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，Mm。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置（如圖16-7-5所示）。整個(gè)裝置處在一與回路平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。若金屬桿ab正好勻速向下運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)速度。圖16-7-6例3 如圖16-7-6所示，在豎直向上B=0.2T的勻強(qiáng)磁場內(nèi)固定一水平無電阻的光滑U形金屬導(dǎo)軌，軌距50cm。金屬導(dǎo)線ab的質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.02且ab垂直橫跨導(dǎo)軌。導(dǎo)軌中接入電阻R=0.08，今用水平恒力F=0.1N拉著ab向右勻速平移，則（1）ab 的運(yùn)動(dòng)速度為多大？（2）電路中消耗的電功率是多大？（3）撤去外力后R上還能產(chǎn)生多少熱量？ 能力訓(xùn)練 圖16-7-71、 邊長為h的正方形金屬導(dǎo)線框，從圖16-7-7所示的初始位置由靜止開始下落，通過一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向是水平的，且垂直于線框平面，磁場區(qū)域?qū)挾鹊扔贖，上下邊界如圖16-7-7中水平虛線所示，Hh，從線框開始下落到完全穿過場區(qū)的整個(gè)過程中 A、 線框中總是有感應(yīng)電流存在B、 線框受到磁場力的合力方向先向下，后向上C、 線框運(yùn)動(dòng)的方向始終是向下的D、 線框速度的大小可能不變。2、 在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落，直到穿過線圈的過程中，下列說法正確的是 A、 磁鐵下落過程中機(jī)械能守恒B、 磁鐵的機(jī)械能增加C、 磁鐵的機(jī)械能減少圖16-7-8D、 線圈增加的熱量是由磁鐵減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來的3、 有一矩形線圈在豎直平面內(nèi)由靜止開始下落，磁場水平且垂直于線圈平面，當(dāng)線框的下邊進(jìn)入磁場而上邊尚未進(jìn)入勻強(qiáng)磁場的過程中，線圈不可能做： A、勻速下落B、加速下落C、減速下落D、勻減速下落4、 如圖16-7-8所示，CD、EF為足夠長的光滑平行豎直金屬導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的水平勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，置于導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒MN的長等于導(dǎo)軌間距，其電阻等于電池內(nèi)阻。電池電動(dòng)勢E=1.5V。回路中其余電阻不計(jì)。若僅閉合S1，MN恰可靜止，若僅閉合S2，則MN棒沿豎直導(dǎo)軌下滑過程中每秒內(nèi)掃過的最大面積為多少平方米？圖16-7-95、 如圖16-7-9，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，MN長為l=0.5m，R1=R2=1.2，金屬框CDEF和導(dǎo)體MN電阻忽略不計(jì)，使MN以v=3m/s的速率向右滑動(dòng)，則MN兩端的電壓為多少伏？MN兩端的電勢哪一端高？ 圖16-7-106、如圖16-7-10所示，MN為金屬桿，在重力作用下貼著豎直平面內(nèi)的光滑金屬長直導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌的間距L=10cm，導(dǎo)軌的上端接有R=0.5的電阻，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于B=0.5T的水平勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)桿勻速下落時(shí)，每秒有0.02J的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，則這時(shí)MN桿的下落速度v的大小等于多少？圖16-7-117、如圖16-7-11所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.5T，以B/t=0.1T/s在增加。水平導(dǎo)軌不計(jì)電阻和摩擦阻力，寬為0.5m。在導(dǎo)軌上L=0.8m處擱一導(dǎo)體，它的電阻R0=0.1，并且水平細(xì)繩通過定滑輪吊著質(zhì)量為M=2kg的重物。線路中的定值電阻R=0.4，則經(jīng)過多少時(shí)間能吊起重物（g=10m/s2）？如圖16-7-128、電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長ab=l，ad=h，質(zhì)量為m。自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖16-7-12所示。若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱是多少？（不考慮空氣阻力）素質(zhì)提高9、兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌面與水平面的夾角為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌面斜向上，如圖16-7-13所示?，F(xiàn)把兩根質(zhì)量各為m，電阻為R的金屬桿ab、cd放在導(dǎo)軌上，桿與導(dǎo)軌垂直。由于桿ab在沿導(dǎo)軌向上的外力作用下向上勻速運(yùn)動(dòng)，桿cd保持靜止?fàn)顟B(tài)，求ab桿的速度和所受的沿導(dǎo)軌向上的外力的大小。圖16-7-13典型考題如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖(2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小(3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值1如圖所示，固定在水平絕緣平面上且足夠長的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和獲 得的動(dòng)能之和2光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(圖中的虛線所示)，一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv23如圖所示，先后兩次將同一個(gè)矩形線圈由勻強(qiáng)磁場中拉出，兩次拉動(dòng)的速度相同第一次線圈長邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)，拉力做功W1、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1，第二次線圈短邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)域，拉力做功為W2、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2CW1W2，q1W2，q1q24如圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則S閉合后( )A導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于gB導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同D導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒【反饋練習(xí)】1如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )A棒的機(jī)械能增加量 B棒的動(dòng)能增加量C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量2如圖所示，足夠長的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角(090)，其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為q時(shí)，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中( )A運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為vB下滑的位移大小為C產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD受到的最大安培力大小為sin 3兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖所示除電阻R外其余電阻不計(jì)現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻R的電流方向?yàn)閍bC金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少4如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。則此過程( )A桿的速度最大值為B流過電阻R的電量為C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量5.如圖所示，兩根足夠長的平行導(dǎo)軌處在與水平