高中物理-電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題練習(xí)

解得熱量Q=解得熱量Q=mg(H+9h)327m3g2R22B丄4.答案mg(H+9h)27m3g2R2答案：32B丄4如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L,長為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為0,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端.導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g.求：4絕垛涂層4絕垛涂層導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)N;導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v；整個運(yùn)動過程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析：(1)在絕緣涂層上導(dǎo)體棒受力平衡：mgsin0=umgcos0解得導(dǎo)體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)U=tan0.(2)在光滑導(dǎo)軌上E感應(yīng)電動勢：E=BLv,感應(yīng)電流：I=r安培力：F二BIL,受力平衡的條件是：F二mgsin0安安mgRsin0解得導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度v=—.B2L2(3)摩擦生熱：Q=umgdcos0f根據(jù)能量守恒定律知：3mgdsin0=Q+Qf+|mv2解得電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q解得電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=2mgdsin0m3g2R2sin0~2BILI-答案：(l)tan0⑵mgRQ(3)2mgd(3)2mgdsin0m3g2R2sin202B丄4(?內(nèi)蒙古模擬)如圖甲所示，彎折成90。的兩根足夠長金屬導(dǎo)軌平行放置,形成左、右兩導(dǎo)軌平面，左導(dǎo)軌平面與水平面成53°，右導(dǎo)軌平面與水平面成37°，兩導(dǎo)軌相距L=0.2m,導(dǎo)軌電阻不計(jì).質(zhì)量均為m=0.1kg、電阻均為R=0.1Q的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，金屬桿與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為卩=0.5，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0T、方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中.t=0時刻開始，ab桿以初速度v沿右導(dǎo)軌平面下滑.t=1s時刻開始，對ab桿施加一垂直ab桿且平行右1導(dǎo)軌平面向下的力F，使ab開始做勻加速直線運(yùn)動.cd桿運(yùn)動的v—t圖象如圖乙所示(其中第1s、第3s內(nèi)圖線為直線).若兩桿下滑過程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：在第1s內(nèi)cd桿受到的安培力的大小；ab桿的初速度v；1若第2s內(nèi)力F所做的功為9J,求第2s內(nèi)cd桿所產(chǎn)生的焦耳熱.解析：⑴對cd桿，由題v—t圖象得Av4z/a=m/s2=4m/s2，1At1由牛頓第二定律得mgsin53°—U(mgcos53°+F)=ma，安1解得F=0.2N.安⑵對ab桿，感應(yīng)電動勢E=BLv，1電流i=2R，也桿所受的安培力J=肌

解得v=1m/s.1(3)由題意得第3s內(nèi)cd桿的加速度a=—4m/s2,22R2R丿=ma，2設(shè)2s時ab桿的速度為v,2(mgsin53°—卩mgcos53°對cd桿，由牛頓第二定律得B2L2VA解得v=9m/s,2由運(yùn)動學(xué)知識得第2s內(nèi)ab桿的位移v＋vm，x=m，2由動能定理得W+W+W+W+W=乩FGf安22■mv2,1又W=9J,FW