2023年江蘇高考 物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 專題強(qiáng)化二十四　電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題課件（72張PPT）

1、第十一章電磁感應(yīng)專題強(qiáng)化二十四電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué) 和能量問題目標(biāo)要求1.會用動(dòng)力學(xué)知識分析電磁感應(yīng)問題.2.會用功能關(guān)系和能量守恒解決電磁感應(yīng)中的能量問題.內(nèi)容索引題型一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題題型二電磁感應(yīng)中的能量問題課時(shí)精練題型一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1.導(dǎo)體的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(1)導(dǎo)體的平衡狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).處理方法：根據(jù)平衡條件列式分析.(2)導(dǎo)體的非平衡狀態(tài)加速度不為零.處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析.2.用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解答電磁感應(yīng)問題的一般步驟3.導(dǎo)體常見運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析vEBlvF安BIlF合若F合0勻速直線運(yùn)動(dòng)若F合0F合maa、v同向v增大，

2、若a恒定，拉力F增大v增大，F(xiàn)安增大，F(xiàn)合減小，a減小，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，減小到a0，勻速直線運(yùn)動(dòng)a、v反向v減小，F(xiàn)安減小，a減小，當(dāng)a0，靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)例1如圖，水平固定的光滑U型金屬導(dǎo)軌處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距為L.一金屬棒從導(dǎo)軌右端以大小為v的速度滑上導(dǎo)軌，金屬棒最終停在導(dǎo)軌上，已知金屬棒的質(zhì)量為m、長度為L、電阻為R，金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，則A.金屬棒靜止前做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B.金屬棒剛滑上導(dǎo)軌時(shí)的加速度最大考向1“單棒電阻”模型金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為EBLv，產(chǎn)生的電流為 ，則金屬棒受水平向右的安培力，產(chǎn)生的加

3、速度為 ，金屬棒做加速度減小的變減速直線運(yùn)動(dòng)，故金屬棒剛滑上導(dǎo)軌時(shí)速度最大，加速度最大，故A錯(cuò)誤，B正確；金屬棒從滑上導(dǎo)軌到靜止，僅受安培力作用，安培力做負(fù)功，則減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，故由能量守恒定律有Q mv2，故D錯(cuò)誤.例2如圖甲所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成30角固定，間距為L1 m，質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直放置在軌道上且與軌道接觸良好，其阻值忽略不計(jì).空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.5 T.P、M間接有阻值為R1的定值電阻，Q、N間接電阻箱R.現(xiàn)從靜止釋放ab，改變電阻箱的阻值R，測得最大速度為vm，得到 的關(guān)系如圖乙所示.若軌道足夠長

4、且電阻不計(jì)，重力加速度g取10 m/s2，則A.金屬桿中感應(yīng)電流方向?yàn)閍指向bB.金屬桿所受的安培力沿軌道向下C.定值電阻的阻值為1 D.金屬桿的質(zhì)量為1 kg由右手定則可判斷，金屬桿中感應(yīng)電流方向由b指向a，由左手定則知，金屬桿所受的安培力沿軌道向上，A、B錯(cuò)誤；例3如圖所示，U形光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成37角傾斜放置，現(xiàn)將一金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌接觸良好，在與金屬桿垂直且沿著導(dǎo)軌向上的外力F的作用下，金屬桿從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，外力F的最小值為8 N，經(jīng)過2 s金屬桿運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最上端并離開導(dǎo)軌.已知U形金屬導(dǎo)軌兩軌道之間的距離為1 m

5、，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，金屬桿的質(zhì)量為1 kg、電阻為1 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 T，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.下列說法不正確的是A.拉力F是恒力B.拉力F隨時(shí)間t均勻增加C.金屬桿運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最上端時(shí)拉力F為12 ND.金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2 m/s2t0時(shí)，F(xiàn)最小，代入數(shù)據(jù)可求得a2 m/s2，選項(xiàng)D正確；t2 s時(shí)，代入數(shù)據(jù)解得F12 N，選項(xiàng)C正確.考向2“單棒電容器”模型棒的初速度為零，拉力F恒定(棒和水平導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，摩擦力不計(jì))如圖，運(yùn)動(dòng)過程分析：棒做加速運(yùn)動(dòng)，持續(xù)對電容器充電，則存在充電電流例4(2021河北卷7)如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平

6、放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點(diǎn)開始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，忽略所有電阻，下列說法正確的是A.通過金屬棒的電流為2BCv2tan B.金屬棒到達(dá)x0時(shí)，電容器極板上的電荷量為 BCvx0tan C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，外力F做功的功率恒定根據(jù)楞次定律可知電容器的上極板應(yīng)帶正電，C錯(cuò)誤；由題知金屬棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關(guān)系知切割長度為L2xtan ，xvt則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E2

7、Bv2ttan 由題圖可知電容器直接與電源相連，則電容器的電荷量為QCE2BCv2ttan 則流過金屬棒的電流I 2BCv2tan ，A正確；當(dāng)金屬棒到達(dá)x0處時(shí)，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E2Bvx0tan 則此時(shí)電容器的電荷量為QCE2BCvx0tan ，B錯(cuò)誤；由于金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)，則FF安BIL4B2Cv3tan2t，F(xiàn)與t成正比，則F為變力，根據(jù)力做功的功率公式PFv可知功率P隨力F變化而變化，D錯(cuò)誤.題型二電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化2.求解焦耳熱Q的三種方法3.解題的一般步驟(1)確定研究對象(導(dǎo)體棒或回路)；(2)弄清電磁感應(yīng)過程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相

8、互轉(zhuǎn)化；(3)根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律列式求解.例5(2018江蘇卷9改編)如圖所示，豎直放置的“ ”形光滑導(dǎo)軌寬為L，矩形勻強(qiáng)磁場、的高和間距均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場和時(shí)的速度相等.金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，重力加速度為g.金屬桿A.剛進(jìn)入磁場時(shí)加速度方向豎直向下B.穿過磁場的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間C.穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為2mgdD.釋放時(shí)距磁場上邊界的高度h可能小于考向1應(yīng)用功能關(guān)系解決電磁感應(yīng)中的能量問題穿過磁場后，金屬桿在磁場之間做加速運(yùn)動(dòng)，在磁場上邊緣速度大于從磁場出來時(shí)的速度，即進(jìn)入磁場時(shí)速度等于進(jìn)

9、入磁場時(shí)速度，大于從磁場出來時(shí)的速度.金屬桿在磁場中做減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，A錯(cuò)誤；金屬桿在磁場中做減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律知maBILmg mg，a隨著減速過程逐漸變小，即在前一段做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng).在磁場之間做加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)過程位移大小相等，由vt圖像(可能圖像如圖所示)可以看出前一段用時(shí)多于后一段用時(shí)，B正確；由于進(jìn)入兩磁場時(shí)速度相等，由動(dòng)能定理知，W安1mg2d0，W安12mgd.即通過磁場產(chǎn)生的熱量為2mgd，故穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgd，C錯(cuò)誤.設(shè)剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，則由機(jī)械能守恒定律知例6如圖所示，豎直固定的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ，間距L

10、0.2 m，其電阻不計(jì).完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終良好接觸.已知兩棒質(zhì)量均為m0.01 kg，電阻均為R0.2 ，棒cd放置在水平絕緣平臺上，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T.棒ab在豎直向上的恒力F作用下由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)位移x0.1 m時(shí)達(dá)到最大速度，此時(shí)cd棒對絕緣平臺的壓力恰好為零，重力加速度g取10 m/s2.求：考向2應(yīng)用能量守恒定律解決電磁感應(yīng)中的能量問題(1)恒力F的大?。淮鸢?.2 N當(dāng)ab棒達(dá)到最大速度時(shí)，對ab和cd整體為研究對象，受力分析有：F2mg0.2 N(2)ab棒由靜止到最大速

11、度，通過ab棒的電荷量q；答案0.05 Cab棒由靜止到最大速度通過ab棒的電荷量(3)ab棒由靜止到達(dá)最大速度過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案5103 Jab棒達(dá)到最大速度vm時(shí)，對cd棒有BILmgab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLvm代入數(shù)據(jù)解得 vm1 m/sab棒由靜止到最大速度過程中，由能量守恒定律得代入數(shù)據(jù)解得Q5103 J.課時(shí)精練1.如圖所示，在一勻強(qiáng)磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動(dòng).桿ef及線框的電阻不計(jì)，開始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則A.ef 將減速向右運(yùn)動(dòng)

12、，但不是勻減速運(yùn)動(dòng)B.ef 將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止C.ef 將勻速向右運(yùn)動(dòng)D.ef 將往返運(yùn)動(dòng)必備基礎(chǔ)練12345678910111234567891011ef向右運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，會受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng)，由FBIL ma知，ef做的是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最終停止運(yùn)動(dòng)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.2.如圖，固定在水平桌面上的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計(jì)，現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑動(dòng)中桿ab始

13、終垂直于導(dǎo)軌，金屬桿受到的安培力用F安表示，則下列說法正確的是A.金屬桿ab做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.金屬桿ab運(yùn)動(dòng)過程中，回路中有順時(shí)針方向的 電流C.金屬桿ab所受到的安培力先不斷增大，后保持不變D.金屬桿ab克服安培力做功的功率與時(shí)間的平方成正比1234567891011金屬桿受到的安培力：F安BIL ，方向向左，金屬桿在恒力作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)，隨速度v的增大，安培力變大，金屬桿1234567891011受到的合力減小，加速度減小，當(dāng)安培力與恒力合力為零時(shí)，金屬桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)，安培力保持不變，由此可知，金屬桿向右先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，C正確；由右手定則可知

14、，金屬桿ab運(yùn)動(dòng)過程回路中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B錯(cuò)誤；安培力的功率：P安F安v ，由于金屬桿先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此金屬桿ab克服安培力做功的功率與時(shí)間的平方不成正比，故D錯(cuò)誤.12345678910113.兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，頂端接阻值為R的電阻.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒在距磁場上邊界某處由靜止釋放，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)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖所示.不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g，則下列說法正確的是A.金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻R的電流方向?yàn)閍bB.金屬棒剛進(jìn)磁場時(shí)一定做加速運(yùn)動(dòng)C.金屬棒的

15、速度為v時(shí)，金屬棒所受的安培力大小為D.金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí)，電阻R的熱功率為1234567891011當(dāng)金屬棒在磁場中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律可判斷通過電阻R的電流方向?yàn)閎a，A錯(cuò)誤；由于無法確定金屬棒剛進(jìn)入磁場時(shí)安培力的大小與重力的大小關(guān)系，故無法確定金屬棒的運(yùn)動(dòng)情況，B錯(cuò)誤；12345678910114.如圖甲所示，兩間距為L的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，左端用導(dǎo)線連接，導(dǎo)軌處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，一根長度也為L、電阻為R的金屬棒放在導(dǎo)軌上，在平行于導(dǎo)軌向右、大小為F的恒力作用下向右運(yùn)動(dòng)，金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，金屬棒運(yùn)動(dòng)的加速度與速度關(guān)系如圖乙所示，不計(jì)金

16、屬導(dǎo)軌及左邊導(dǎo)線電阻，金屬導(dǎo)軌足夠長，若圖乙中的a0、v0均為已知量，則下列說法不正確的是12345678910111234567891011123456789101112345678910115.如圖所示，MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接，右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻.平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m、接入電路的電阻也為R的金屬棒從高度為h處由靜止釋放，到達(dá)磁場右邊界處恰好停止.已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為g.則金屬棒穿過磁場區(qū)

17、域的過程中123456789101112345678910111234567891011金屬棒沿彎曲部分下滑過程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得mgh mv2，可知金屬棒到達(dá)平直部分時(shí)的速度v ，金屬棒到達(dá)平直部分后做減速運(yùn)動(dòng)，剛到達(dá)平直部分時(shí)的速度最大，最大感應(yīng)電動(dòng)勢EBLv，最大感應(yīng)電流 ，故A錯(cuò)誤；1234567891011金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，由動(dòng)能定理得mghW安mgd0，克服安培力做的功W安mghmgd，故C錯(cuò)誤；克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱，因?yàn)槎ㄖ惦娮璧淖柚蹬c金屬棒接入電路的阻值相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱 ，故D正確.6.如圖所示，有一足夠大的

18、光滑水平面上存在非勻強(qiáng)磁場，其磁場分布沿x軸方向均勻增大，沿y軸方向不變，磁場方向垂直紙面向外.現(xiàn)有一閉合的正方形金屬線框(線框有電阻)，質(zhì)量為m，以速度大小為v0、沿其對角線且與x軸成45角方向開始運(yùn)動(dòng)，以下關(guān)于線框的說法中正確的是A.線框中的感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針方向B.線框?qū)⒆鰟驕p速直線運(yùn)動(dòng)C.線框運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的內(nèi)能為 mv02D.線框最終將靜止于平面上的某個(gè)位置12345678910111234567891011穿過線框的磁通量增加，根據(jù)楞次定律和安培定則得線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤；線框運(yùn)動(dòng)過程中，由于磁場分布沿y軸方向不變，沿x軸方向均勻變大，所以線框沿y軸方向所受合力為0，

19、沿x軸方向所受合力沿x軸負(fù)方向，與速度方向有夾角，所以線框做曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；12345678910117.如圖甲所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，軌道端點(diǎn)M、P間接有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，長度為L、質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直于MN、PQ靜止放在導(dǎo)軌上，與MP間的距離為d，棒與導(dǎo)軌接觸良好.t0時(shí)刻起，整個(gè)空間加一豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，圖中B0、t0已知.1234567891011能力綜合練(1)若t0時(shí)刻棒ab的速度大小為v，求0t0時(shí)間內(nèi)安培力對棒所做的功W；對金屬棒ab，由動(dòng)能定理得，安培力對

20、金屬棒做的功為1234567891011(2)在0t0時(shí)間內(nèi)，若棒ab在外力作用下保持靜止，求此時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q.12345678910111234567891011金屬棒ab在外力作用下保持靜止，0t0時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rt08.如圖所示，豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌水平間距為L，導(dǎo)軌下端接有阻值為R 的電阻.質(zhì)量為m、電阻為r的金屬細(xì)桿ab與豎直懸掛的絕緣輕質(zhì)彈簧相連，彈簧上端固定.整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)使細(xì)桿從彈簧處于原長位置由靜止釋放，向下運(yùn)動(dòng)距離為h時(shí)達(dá)到最大速度vm，此時(shí)彈簧具有的彈性勢能為Ep.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，細(xì)桿與

21、導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度為g，求：(1)細(xì)桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，通過R的電流大小I；1234567891011細(xì)桿切割磁感線，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢12345678910111234567891011(2)細(xì)桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，彈簧的彈力大小F；1234567891011(3)上述過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.9.如圖甲所示，相距L1 m的兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，與水平面夾角37，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，質(zhì)量m1 kg、接入電路電阻為r0.5 的導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌的PM兩端接在外電路上，定值電阻阻值R1.5 ，電容器的電容C0.5 F，電容器的耐壓值足夠大，導(dǎo)軌所在平面內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平

22、面斜向上的勻強(qiáng)磁場.在開關(guān)S1閉合、S2斷開的狀態(tài)下將導(dǎo)體棒ab由靜止釋放，導(dǎo)體棒的vt圖像如圖乙所示，sin 370.6，取重力加速度g10 m/s2.1234567891011(1)求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；1234567891011答案2 T1234567891011由題圖乙可知，導(dǎo)體棒的最大速度vm3 m/s，對應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLvm，當(dāng)速度達(dá)到最大時(shí)，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒受力平衡，有BILmgsin ，(2)在開關(guān)S1閉合、S2斷開的狀態(tài)下，當(dāng)導(dǎo)體棒下滑的距離x5 m時(shí)，定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為21 J，此時(shí)導(dǎo)體棒的速度與加速度分別是多大？1234567891011答案2 m/s

23、2 m/s21234567891011導(dǎo)體棒和定值電阻串聯(lián)，由公式QI2Rt可知：QabQR13，則導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的焦耳熱Qab 21 J7 J，導(dǎo)體棒下滑x5 m的距離，導(dǎo)體棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和回路中的焦耳熱，由能量守恒定律有mgxsin mv12QabQR得導(dǎo)體棒的速度v12 m/s，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢E1BLv1，1234567891011對導(dǎo)體棒有mgsin BI1Lma1，解得加速度a12 m/s2.(3)現(xiàn)在開關(guān)S1斷開、S2閉合的狀態(tài)下，由靜止釋放導(dǎo)體棒，求經(jīng)過t2 s時(shí)導(dǎo)體棒的速度大小.1234567891011答案4 m/s1234567891011開關(guān)S1斷開、S2閉合

24、時(shí)，任意時(shí)刻對導(dǎo)體棒，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin BI2Lma2，解得a22 m/s2，表明導(dǎo)體棒ab下滑過程中加速度不變，導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t2 s時(shí)導(dǎo)體棒的速度大小v2a2t4 m/s.10.(2020全國卷21改編)如圖所示，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直.ab、dc足夠長，整個(gè)金屬框電阻可忽略.一根具有一定電阻的導(dǎo)體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動(dòng)金屬框，運(yùn)動(dòng)過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行.經(jīng)過一段時(shí)間后A.金屬框的速度大小趨于恒定值B.金屬框的加速度大小逐漸減小直至為零C.導(dǎo)體棒所受安培力的大小趨于恒定值D.導(dǎo)體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值1234567891011素養(yǎng)提升練1234567891011當(dāng)金屬框在恒力F作用下向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，bc邊產(chǎn)生從c向b的感應(yīng)電流i，金屬框的加速度大小為a1，則有FBilMa1；MN中感應(yīng)電流從M流向N，MN在安培力作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a2，則有Bilma2，當(dāng)金屬框和MN都運(yùn)動(dòng)后，金屬框速度為v1，MN速度為v2，則電路中的感應(yīng)電流為i ，感應(yīng)電流從0開始增大，則a2從零開始增加，a1從 開始