電磁感應規(guī)律的綜合應用(二)

1、第4節(jié)電磁感應規(guī)律的綜合應用(二),1感應電流在磁場中受到 的作用，因此電磁感應問題往往跟 學問題聯(lián)系在一起解決這類問題需要綜合應用電磁感應規(guī)律(法拉第電磁感應定律)及力學中的有關規(guī)律(牛頓運動定律、動能定理等)，分析時要特別注意 、速度v達到 時的特點,安培力,力,a0,最大值,一、電磁感應中的動力學問題,2運動的動態(tài)分析,1電磁感應現(xiàn)象的實質(zhì)是 轉(zhuǎn)化成電能 2感應電流在磁場中受安培力，外力克服安培力 ，將 轉(zhuǎn)化為 ，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為 3電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計算，公式為Q .,其它形式的能,做功,其它形式的能,電能,其它形式的能,I2Rt,二、電磁感應中的能量問題,題型一：電磁

2、感應與動力學的綜合,例1 (2012天津)如圖所示，一對光 滑的平行金屬導軌固定在同一水 平面內(nèi)，導軌間距L0.5 m，左 端接有阻值R0.3 的電阻，一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導軌上，整個裝置置于豎直向上的均強磁場中，磁場的磁感應強度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運動，當棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后 停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱比Q1Q221.導軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸求：,(1)棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q； (2)撤

3、去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF.,【方法與知識感悟】電磁感應中的動力學問題分析 1兩種狀態(tài)處理 (1)導體處于平衡態(tài)靜止或勻速直線運動狀態(tài) 處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析 (2)導體處于非平衡態(tài)加速度不為零 處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結(jié)合功能關系分析,元貝駕考 元貝駕考2016科目一 科目四駕考寶典網(wǎng) 駕考寶典2016科目一 科目四,2電磁感應問題中兩大研究對象及其相互制約關系,例2 電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長S1.15 m，兩導軌間距L0.75 m，導軌傾角為30，導軌上端ab接一阻值R1.5 的電阻，磁感應強度B0.8 T的勻強磁場垂直

4、軌道平面向上阻值r0.5 ，質(zhì)量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr0.1 J(g取10 m/s2)求： (1)金屬棒在此過程中克服安培力做的功； (2)金屬棒下滑速度v2 m/s時的加速度a；,題型二：電磁感應與能量的綜合,【方法與知識感悟】電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題 1電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化特點 外力克服安培力做功，把機械能或其它能量轉(zhuǎn)化成電能；感應電流通過電路做功又把電能轉(zhuǎn)化成其它形式的能(如內(nèi)能)這一功能轉(zhuǎn)化途徑可表示為：,2電能求解思路主要有三種 (1)利用克服安培力做功求解：電磁感應中產(chǎn)生的電能等于克服安培力

5、所做的功 (2)利用能量守恒求解：其它形式的能的減少量等于產(chǎn)生的電能 (3)利用電路特征來求解：通過電路中所消耗的電能來計算,例3 如圖所示，一矩形金屬框架 與水平面成角37，寬L 0.4 m，上、下兩端各有一個電阻 R02 ，框架的其它部分電阻 不計，框架足夠長，垂直于金屬框架平面的方向有一向上的勻強磁場，磁感應強度B1.0 Tab為金屬桿，與框架良好接觸，其質(zhì)量m0.1 kg，電阻r1.0 ，桿與框架的動摩擦因數(shù)0.5.桿由靜止開始下滑，在速度達到最大的過程中，上端電阻R0產(chǎn)生的熱量Q00.5 J(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)求： (1)流過R0的最大電流； (

6、2)從開始到速度最大的過程中ab桿沿斜面下滑的距離； (3)在時間1 s內(nèi)通過ab桿某橫截面的最大電荷量,BD,2如圖所示，豎直放置的兩根平 行金屬導軌之間接有定值電阻R， 質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌 始終保持垂直并良好接觸且無摩 擦，棒與導軌的電阻均不計，整 個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，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棒的機械能增加量 B棒的動能增加量 C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量,A,【解析】棒加速上升時受到重力，拉力F及安培力根據(jù)機械能守恒的條件可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機械能的增

7、加量，A選項正確,3(2011全國) 如圖，兩根足夠 長的金屬導軌ab、cd豎直放置，導 軌間距離為L電阻不計在導軌上 端并接兩個額定功率均為P、電 阻均為R的小燈泡整個系統(tǒng)置 于勻強磁場中，磁感應強度方向與導軌所在平面垂直現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放金屬棒下落過程中保持水平，且與導軌接觸良好已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光重力加速度為g.求： (1)磁感應強度的大小； (2)燈泡正常發(fā)光時導體棒的運動速率,1如圖所示，光滑的“U”型金 屬導體框豎直放置，質(zhì)量為m 的金屬棒MN與框架接觸良好 磁感應強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反，但均垂直于框架平面

8、，分別處在abcd和cdef區(qū)域現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當金屬棒進入磁場B1區(qū)域后，恰好做勻速運動以下說法中正確的有( ) A若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑 B若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑,BCD,【鞏固基礎】,C若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后可能先減速后勻速下滑,【解析】金屬棒從B1進入B2后速度不能瞬時變化，由于磁場方向發(fā)生了變化，產(chǎn)生的感應電流方向發(fā)生了變化，但安培力的方向不變,*2.如圖所示，水平放置的 光滑平行金屬導軌上有一 質(zhì)量為m的金屬棒ab.導軌 的一端連接電阻R，其他電阻均不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向下，金屬棒ab

9、在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運動則( ) A隨著ab運動速度的增大，其加速度也增大 B外力F對ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 C當ab做勻速運動時，外力F做功的功率等于電路中的電功率 D無論ab做何種運動，它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能,CD,3風速儀的簡易裝置如圖甲所示在風力作用下，風杯帶動與其固定在一起的永磁鐵轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電流隨風速v的變化而變化風速為v1時，測得線圈中的感應電流隨時間變化的關系如圖乙所示；若風速變?yōu)関2，且v2v1，則感應電流的峰值Im、周期T和電動勢E的變化情況是( ),A,AIm變大，T變小 BIm變大，T不變 CIm變小，T變小 DIm不變，

10、E變大,*4.如圖所示，邊長為L的正方形金 屬線框在水平恒力F作用下運動， 穿過方向垂直紙面向外的有界勻強 磁場區(qū)域，磁場區(qū)域的寬度為d(dL) 已知ab邊進入磁場時，線框的加速度恰好為零則線框進入磁場和穿出磁場的過程相比較，有( ) A產(chǎn)生的感應電流方向和大小均相同 B受到的安培力方向相反 C進入磁場過程中通過ab的電荷量等于穿出磁場過程中通過ab的電荷量 D進入磁場過程中產(chǎn)生的熱量少于穿出磁場過程中產(chǎn)生的熱量,CD,【提升能力】,*5.如圖所示，質(zhì)量為m，邊長為L的正方形線框從某一高度自由落下后，通過一高度也為L的勻強磁場區(qū)域，不計空氣阻力，則線框通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱( ) A可能大

11、于2mgL B可能等于2mgL C可能小于2mgL D可能為零,ABC,D,【解析】從能量守恒的角度可知，A、B、C選項錯誤；有磁場時導體受到的安培力沿斜面向下，當速度為零時，所受安培力為零，D選項正確,7如圖所示，水平地面上方矩形區(qū) 域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩 個邊長相等的單匝閉合正方形線圈和 ，分別用相同材料、不同粗細的導線 繞制(為細導線)、兩線圈在距磁場上 界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界設線圈、落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不計空氣阻力，則( )

12、 Av1Q2 Dv1v2，Q1Q2,D,8如圖甲所示，金屬棒MN放 在曲線金屬導軌ab和直線金屬 導軌cd之間(不計一切摩擦及金 屬棒和兩導軌的電阻)圖中曲 線導軌ab被彎成正弦(或余弦)曲 線兩導軌右端連有一定值電阻R，整個裝置水平置于豎直向下的勻強磁場中在金屬棒MN上施加一垂直于MN的水平作用力F，使MN始終垂直于直線導軌做勻速直線運動圖中P為金屬棒MN與曲線導軌的接觸點，圖中Y為金屬棒上一點，且MY的長度恰等于正弦曲線極值點之間的高度差，金屬棒MN運動過程中與導軌接觸良好當金屬棒MN處在兩導軌左端虛線所在位置時開始計時，則對圖乙判斷正確的是( ),Aa為電阻兩端電壓隨時間變化關系的URt

13、圖線 Bb線為金屬棒MN兩點電勢差隨時間變化關系的UMNt圖線 Cc為金屬棒PN兩點電勢差隨時間變化關系的UPNt圖線 Dd為金屬棒MY兩點電勢差隨時間變化關系的UMYt圖線,【解析】因為有效切割長度隨時間變化，故UR不可能為恒定值，A錯因為MN的電阻不計，故UMNBlv(l為MN之長)且MN，故UMN0，B錯；設My中點到N之長為h，UPN為U1Bvh的恒定值和U2Acost的交變值的代數(shù)和，相當于將U2t圖象的橫軸向U軸負方向平移U1后，即得UPN的圖象如圖c或相當于將，U2的圖象向U軸正方向平移U1后，即得到UPN的圖象如圖c，C對，UMyBvLMy為恒定值，D錯,A,10如圖所示，MN

14、、PQ為相 距L0.2 m的光滑平行導軌， 導軌平面與水平面夾角為 30，導軌處于磁感應強度為 B1 T、方向垂直于導軌平面 向上的勻強磁場中，在兩導軌的M、P兩端接有R 2 的定值電阻，回路其余電阻不計一質(zhì)量為m0.2 kg的導體棒垂直導軌放置且與導軌接觸良好今平行于導軌對導體棒施加一作用力F，使導體棒從ab位置由靜止開始沿導軌向下勻加速滑到底端，滑動過程中導體棒始終垂直于導軌，加速度大小為a4 m/s2，經(jīng)時間t1 s滑到cd位置，從ab到cd過程中電阻發(fā)熱為Q0.1 J，g取10 m/s2.求： (1)到達cd位置時，對導體棒施加的作用力 (2)導體棒從ab滑到cd過程中作用力F所做的功

15、,11(2012廣東)如圖所示，質(zhì)量為M的導體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬軌道上導軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應強度大小為B、方向垂直與導軌平面向上的勻強磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計其他電阻,(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導體棒，當棒沿導軌勻速下滑時，求通過棒的電流I及棒的速率v. (2)改變Rx，待棒沿導軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的Rx.,12如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，磁感應強度B2T的勻強磁場以虛線MN為左邊界，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m0.1 kg，bc邊長L10.2 m，電阻R