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專題:電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題2.安培力的方向判斷3.牛頓第二定律及功能關(guān)系4.兩大研究對象及其關(guān)系 電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒既可看作電學(xué)對象(因為它相當(dāng)于電源),又可看作力學(xué)對象(因為感應(yīng)電流產(chǎn)生安培力),而感應(yīng)電流I和導(dǎo)體棒的速度v則是聯(lián)系這兩大對象的紐帶:例1.如圖所示,光滑斜面的傾角α=30°,在斜面上放置一矩形線框abcd,ab邊的邊長L1=1m,bc邊的邊長L2=0.6m,線框的質(zhì)量m=1kg,電阻R=0.1Ω,線框通過細線與重物相連,重物質(zhì)量M=2kg,斜面上ef(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.5T,如果線框從靜止開始運動,進入磁場的最初一段時間做勻速運動,ef和gh的距離s=11.4m,(取g=10m/s2),求:(1)線框進入磁場前重物的加速度;(2)線框進入磁場時勻速運動的速度v;(3)ab邊由靜止開始到運動到gh處所用的時間t;(4)ab邊運動到gh處的速度大小及在線框由靜止開始運動到gh處的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱.(1)線框進入磁場前重物的加速度(2)線框進入磁場時勻速運動的速度v(3)ab邊由靜止開始到運動到gh處所用的時間t(4)ab邊運動到gh處的速度大小及在線框由靜止開始運動到gh處的整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱二、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的三種方法例2.間距為L=2m的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖4甲所示放置,它們各有一邊在同一水平面內(nèi),另一邊垂直于水平面.質(zhì)量均為m=0.1kg的金屬細桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置形成閉合回路.桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,導(dǎo)軌的電阻不計,細桿ab、cd的電阻分別為R1=0.6Ω,R2=0.4Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為B=0.50T、方向豎直向上的勻強磁場中(圖中未畫出).當(dāng)ab在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運動時,cd桿也同時從靜止開始沿導(dǎo)軌向下運動.測得拉力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示.g=10m/s2.分析:ab由靜止開始運動,即t=0時F=1.5NFA=0.(1)求ab桿的加速度a.(2)求當(dāng)cd桿達到最大速度時ab桿的速度大?。?3)若從開始到cd桿達到最大速度的過程中拉力F做了5.2J的功,通過cd桿橫截面的電荷量為2C,求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱.(ab勻加速運動)×10-1(2)求當(dāng)cd桿達到最大速度時ab桿的速度大小×fmgFAN(3)若從開始到cd桿達到最大速度的過程中拉力F做了5.2J的功,通過cd桿橫截面的電荷量為2C,求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱3.如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置,一勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R=0.40Ω的電阻,質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上.現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,其下滑距離與時間的關(guān)系如下表所示,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10m/s2.試求:時間t(s)00.10.20.30.40.50.60.7下滑距離s(m)00.10.30.71.42.12.83.5(1)當(dāng)t=0.7s時,重力對金屬棒ab做功的功率;(2)金屬棒ab在開始運動的0.7s內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱;(3)從開始運動到t=0.4s的時間內(nèi),通過金屬棒ab的電荷量.(1)當(dāng)t=0.7s時,重力對金屬棒ab做功的功率(2)金屬棒ab在開始運動的0.7s內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(3)從開始運動到t=0.4s的時間內(nèi),通過金屬棒ab的電荷量4.某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置,如圖所示.在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角α均為4π/9,磁場均沿半徑方向.匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長ab=cd=L、bc=ad=2L.線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc邊和ad邊同時進入磁場.在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B,方向始終與兩邊的運動方向垂直.線圈的總電阻為r,外接電阻為R.求:(1)線圈切割磁感線時,感應(yīng)電動勢的大小Em;(2)線圈切割磁感線時,bc邊所受安培力的大小F;(3)外接電阻上電流的有效值I.5.(單選)如圖所示,邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m,由距磁場H=4L/3高處自由下落,其下邊ab進入勻強磁場后,線圈開始做減速運動,直到其上邊cd剛剛穿出磁場時,速度減為ab邊進入磁場時的一半,磁場的寬度也為L,則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為
(
).A.2mgL B.10mgL/3
C.3mgL D.7mgL/36.(單選)如圖所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置,且都傾斜著與水平面成夾角θ.在導(dǎo)軌的最上端M、P之間接有電阻R,不計其他電阻.導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌,當(dāng)沒有磁場時,ab上升的最大高度為H;若存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場時,ab上升的最大高度為h.在兩次運動過程中ab都與導(dǎo)軌保持垂直,且初速度都相等.關(guān)于上述情景,下列說法正確的是(
).B7.(多選)如圖甲所示,在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4,在L1L2之間、L3L4之間存在勻強磁場,大小均為1T,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有一矩形線圈abcd,寬度cd=0.5m,質(zhì)量為0.1kg,電阻為2Ω,將其從圖示位置靜止釋放(cd邊與L1重合),速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示,t1時刻cd邊與L2重合,t2時刻ab邊與L3重合,t3時刻ab邊與L4重合,已知t1~t2的時間間隔為0.6s,整個運動過程中線圈平面始終處于豎直方向.重力加速度g取10m/s2,則(
).A.在0~t1時間內(nèi),通過線圈的電荷量為0.25CB.線圈勻速運動的速度大小為8m/sC.線圈的長度為1mD.0~t3時間內(nèi),線圈產(chǎn)生的熱量為4.2JABdabcdabct1dabct28.如圖所示,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ,間距為L.導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C.導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面.在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸.已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g.忽略所有電阻.讓金屬棒從導(dǎo)
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