高三一輪復(fù)習(xí)第4課時(shí)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題

1、電磁感應(yīng)第 PAGE 5頁(yè)共 NUMPAGES 5頁(yè)第4課時(shí) 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題活動(dòng)一：完成以下習(xí)題，歸納電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題方法1.如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，導(dǎo)軌及金屬桿的電阻不計(jì)。 經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨于一個(gè)最大速度vm，則（ ）A如果B增大，vm將變大 B如果增大，vm將變大 C如果R增大，vm將變大 D如果m變小，vm將變大2.如圖甲所示，讓閉合導(dǎo)線框abcd從高處自由下落一定高度后進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以cd

2、邊開(kāi)始進(jìn)入到ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)這段時(shí)間內(nèi)，如圖乙中表示線框運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像中有可能的是（ ）3.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的一端接有電阻和開(kāi)關(guān)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab置于導(dǎo)軌上當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，在金屬桿ab上作用一水平向右的恒力F，使金屬桿ab向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)并開(kāi)始計(jì)時(shí)，金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好下列關(guān)于金屬桿ab的vt圖象可能的是()【歸納小結(jié)】1電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析，分析方法是：導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)線受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化周而復(fù)始地循

3、環(huán)，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)2分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的步驟(1)用電磁感應(yīng)定律和楞次定律、右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向(2)應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出電路中感應(yīng)電流的大小(3)分析研究導(dǎo)體受力情況，特別要注意安培力方向的確定(4)列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解活動(dòng)二：完成下列習(xí)題，歸納電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題解題方法4如圖所示，先后兩次將同一個(gè)矩形線圈由勻強(qiáng)磁場(chǎng)中拉出，兩次拉動(dòng)的速度相同第一次線圈長(zhǎng)邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)，拉力做功W1、通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q1，第二次線圈短邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)域，拉力做功為W2、通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()AW1W2，q1q2 BW1W

4、2，q1q2CW1W2，q1W2，q1q25.如圖所示，固定在水平絕緣平面上且足夠長(zhǎng)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(chǎng)中，磁場(chǎng)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(guò)程中，下列說(shuō)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)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和6.光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。斜面處在以勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

5、，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m、電阻可不計(jì)的金屬棒ab，在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，并上升h高度。如圖所示，在這過(guò)程中（ ）A作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零B作用在金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R上發(fā)出的焦耳熱之和C恒力F與安培力的合力所做的功等于零 D恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱【歸納小結(jié)】1電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力作用，因此要維持感應(yīng)電流存在，必須有“外力”克服安培力做功此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式

6、的能轉(zhuǎn)化為電能；當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能可以簡(jiǎn)化為下列形式：eq x(其他形式的能如：機(jī)械能)eq o(,sup7(安培力做負(fù)功)eq x(電能)eq o(,sup7(電流做功)eq x(其他形式的能如：內(nèi)能)同理，安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2電能求解的思路：(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解【鞏固練習(xí)】1如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上邊界b和下邊界d水平在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距

7、離很短，下邊水平線圈從水平面a開(kāi)始下落已知磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離若線圈下邊剛通過(guò)水平面b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線圈所受到的安培力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則 ()AFdFcFb BFcFdFbFd DFcFbFd2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(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開(kāi)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

8、棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒3圖所示兩根電阻忽略不計(jì)的相同金屬直角導(dǎo)軌相距為l,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊垂直于水平面,且都是足夠長(zhǎng),兩金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等.回路總電阻為R,整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.現(xiàn)使桿ab受到F=5.5+1. 25t(N)的水平外力作用,從水平導(dǎo)軌的最左端由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),桿cd也同時(shí)從靜止開(kāi)始沿豎直導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng).已知l=2 m,桿的質(zhì)量均為m=1 kg,R=0.4 ,=0.5.g取10 m/s2,求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.(2)cd桿下落

9、過(guò)程達(dá)到最大速度時(shí),ab桿的速度大小.4如圖所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求0至t1時(shí)間內(nèi)，(1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量5如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)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(zhǎng).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

10、置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(kāi)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(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖(2)在加速下滑過(guò)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(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值6如圖所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.3 ，長(zhǎng)度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T垂直于