磁場(chǎng)圖像、能量、電路等問題(學(xué)生)

1、授課類型磁場(chǎng)分類訓(xùn)練教學(xué)內(nèi)容【磁場(chǎng)中的穩(wěn)態(tài)問題】例、如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框cder，處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒擱在框架上，口j無摩擦滑 動(dòng)，此時(shí)仇/血構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為厶的正方形，棒的電阻為廠，其余部分電阻不計(jì)，開始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為民）。若從戶0時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度均勻增加，每秒增量為匕同吋保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流，在圖上標(biāo)出感應(yīng) 電流的方向。在上述（1）情況中，始終保持靜止，當(dāng)t=t|s未時(shí)需加的垂直棒的水平拉力為多人？若從r=o時(shí)刻起，磁感強(qiáng)度逐漸減小，當(dāng)棒以恒定速度u向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，町使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁 感強(qiáng)度應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化（寫出3與/的關(guān)系式）？b【變式訓(xùn)練】1

2、 如圖所示，和戶0是平行的水平光滑金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)。和cd是兩根質(zhì)量均為加的導(dǎo)休棒, 垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒有一定電阻，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。原來兩導(dǎo)體棒都靜止，當(dāng)加棒受xxxxxx>xx bxxxxxm acatpbdq到瞬時(shí)沖擊力作用而向右以旳運(yùn)動(dòng)（兩棒沒有相碰），則（）a. 刃棒先向右做加速運(yùn)動(dòng)，后減速運(yùn)動(dòng)b. m棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)c. "和c棒最終以“/2向右勻速運(yùn)動(dòng)d. 由于過程中有電能的消耗，兩棒最終靜止2. 如圖所示，兩條平行光滑金屬滑軌與水平方向夾角。=30°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)信0.4t,方向垂直滑軌平而，金屬棒藝力質(zhì) 量為0. 1kg, c 棒

3、質(zhì)量為0. 2kg,它們長(zhǎng)度均為z=0. 5m,且垂直軌道放置，閉合回路有效電阻為0.2q,開始時(shí)兩棒 靜止,當(dāng)"棒在沿斜面向上的外力作用下,以1. 5m/s的速度沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的同時(shí),刃也自由釋放,則：（1）棒c的最大加速度為多少?（2）棒qd的最人速度為多少？（3）當(dāng)棒q運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到最大時(shí)，作川在棒必上外力的功率多大?3. 如圖所示，水平放置的u形金屬框架中接有電源，電源的電動(dòng)勢(shì)為8,內(nèi)阻為r,椎架上放登一質(zhì)量為m、電阻為r的 金屬桿，它可以在框架上無摩擦地滑動(dòng),框架兩邊相距l(xiāng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,方向豎肓向下.當(dāng)ab桿受到水平向右恒力f后開始向右滑動(dòng)，求：(dab桿從靜

4、止開始向右滑動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)的加速度.(2) ab桿可以達(dá)到的最大速度vmax(3) ab桿達(dá)到最人速度寸電路屮每秒放出的熱量q.4. 如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌mn、p0平行放置在傾角為0的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為厶m、p兩點(diǎn) 間接有阻值為r的電阻。-根質(zhì)量為加的均勻直金屬桿“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(chǎng)屮，磁場(chǎng)方向垂肓斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓的桿沿導(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z間的摩擦。(1) 由b向。方向看到的裝置右圖所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出桿下滑過程中某吋刻的受力示意圖：(2) 在加速卜滑過程中，當(dāng)勸桿的速度大小為

5、時(shí)，求此時(shí)冊(cè)桿中的電流及英加速度的大??；(3) 求在下滑過程中，亦桿可以達(dá)到的速度最大值。圖圖(b)【磁場(chǎng)中的圖像問題】例.如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌m?v、p0光滑f足夠長(zhǎng)，固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距厶=0.25/77,電阻/?=0.50, 導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量加=0.1kg、電阻r=0.1q的金屬桿，導(dǎo)軌電阻nj忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處丁磁感強(qiáng)度b = 0.4t的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下，現(xiàn)用一外力f沿水平方向拉桿，使英由靜止開始運(yùn)動(dòng)，理想電壓表的示數(shù)u隨時(shí)間/ 變化的關(guān)系如圖(b)所示.試分析與求:(1) 分析證明金屬桿做勻加速肓線運(yùn)動(dòng);(2) 求金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度；(3) 寫出外力f隨時(shí)

6、間變化的表達(dá)式；(4) 求第2.5s末外力f的瞬時(shí)功率.【磁場(chǎng)中電量、能量變化范圍】例1.-對(duì)足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，具間距厶=0.4 m,左端接一電阻r=1.5q,質(zhì)量為0.2 kg的導(dǎo) 體棒ab垂肓地放置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好。已知棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,棒的電阻為0.5q,整個(gè)裝 置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中?，F(xiàn)用一水平向右的外力f拉棒，使棒由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng), 如圖所示。用力傳感器測(cè)得力f隨時(shí)間變化的情況見右表。（1）試山表中數(shù)據(jù)寫出外力f隨時(shí)間/變化的數(shù)學(xué)函數(shù)式。（2）求導(dǎo)體棒的加速度大小和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度人小。（3）某同學(xué)估算出導(dǎo)

7、體棒運(yùn)動(dòng)的最初6s內(nèi)整個(gè)裝置產(chǎn)生的熱量可以人于150j,試通過計(jì)算判斷該同學(xué)的說法是否正 確。mxxxxxrxxx1xxxxxfd甲q機(jī)n)0.4-0.211 11ai012 345 6乙【變式訓(xùn)練1】如圖甲所示，mn. p0為水平放迸的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌 間距厶為0.5m,導(dǎo)軌左端連接一個(gè)2q的電阻凡 將一根質(zhì)量加為0.4 kg的金屬棒 cd垂道地放置導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良妬 金屬棒的電阻廠大小為0.5q,導(dǎo)軌的 電阻不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感強(qiáng)度3為1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平 血向下，現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力f,使棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng).當(dāng)棒的 速度達(dá)到1 m/s時(shí)，拉

8、力的功率為0.4w,此刻/=0開始計(jì)時(shí)并保持拉力的功率恒定, 經(jīng)一段時(shí)間金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度，在該段時(shí)間內(nèi)電流通過電阻人做的功為1.2j.試 求：（1）金屬棒的穩(wěn)定速度；（2）金屬棒從開始計(jì)時(shí)直至達(dá)到穩(wěn)定速度所需的時(shí)間；（3）在乙圖中畫出金屬棒所受拉力f隨時(shí)間/變化的人致圖象；（4）從開始計(jì)時(shí)肓至達(dá)到穩(wěn)定速度過程屮，金屬棒的最人加速度為多人？并證明 流過金屬棒的最大電量不會(huì)超過2.0c.【變式訓(xùn)練2】如圖所示，伽、pq為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)電導(dǎo)軌，間距厶為0.5m,導(dǎo)軌左端連接一個(gè)2q的電阻r,將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的電阻廠大小為1q

9、,導(dǎo) 軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水 平向右的拉力f,使棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)棒的速度達(dá)到3m/s后保持拉力的功率恒為3w,從此時(shí)開始計(jì)時(shí)，即 此時(shí)/=0,己知從此時(shí)直至金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度的過程屮電流通過電阻r做的功為2.2j。試解答以下問題：（1）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少？（2）金屬棒從/=0開始直至達(dá)到穩(wěn)定速度所需的時(shí)間是多少？（3）試估算金屬棒從/=0開始直至達(dá)到穩(wěn)定速度的過程小通過電阻的電雖大約在什么數(shù)值范圍內(nèi)？mts-vsx<xxbrf冥<xxxp do【磁場(chǎng)中電路問題】例如圖所示，水平面上有兩電

10、阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5 m,左端通過導(dǎo)線與阻值為2 g的 電阻r連接，右端通過導(dǎo)線與阻值為4g的小燈泡l連接，在cdef矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ce長(zhǎng)為2 m, cdef區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間變化如圖所示，在/=0時(shí)，一阻值為2。的金屬棒在恒力f作用下由靜止開 始從ab位直沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒從ab位迸運(yùn)動(dòng)到ef位迸過程屮，小燈泡的亮度沒有發(fā)牛變化，求：a ce1廠il b df（1）通過小燈泡的電流強(qiáng)度。（2）恒力尸的人小。（3）金屬棒的質(zhì)量?！咀兪接?xùn)練】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌被固定在水平面上，兩者間的距離z=0.6/w,兩者的電

11、阻均不 計(jì)。兩導(dǎo)軌的左端用導(dǎo)線連接電阻心及與r、并聯(lián)的電壓表，右端用導(dǎo)線連接電阻&，已知 22 q , r2= q o在cdef矩形區(qū)域內(nèi)有豎肓向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域遠(yuǎn)離&、&, ce的長(zhǎng)度cm）.2m, cdef區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化如b7圖所示。電阻尸2 q的金屬棒l垂肓于導(dǎo)軌放置在離r較近的ab處，/=0時(shí)金屬 棒在沿導(dǎo)軌水平向右的恒力f作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)到尚離磁場(chǎng)邊界cd較遠(yuǎn)的某一位置時(shí)，電 壓表示數(shù)變?yōu)榱悖寒?dāng)金加棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉淼闹?，直到金屬棒運(yùn)動(dòng)到ef處電壓表的 示數(shù)始終保持不變。求：（1）r=o.ls時(shí)電壓表的示數(shù)。（2）怛力f的人小。（3）金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到ef的過程中整個(gè)電路產(chǎn)生的熱雖?！敬艌?chǎng)雙電動(dòng)勢(shì)問題】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為ro=o.loq/m,導(dǎo)軌的端點(diǎn)p、0用電 阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離/=