2015第33電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題(學(xué)案)

1、第 1 輪復(fù)習(xí) 9.3.3 電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用 動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題 第 1 頁(yè)第九章 電磁感應(yīng)劉瑞成 楊夢(mèng)竹第 3 講 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用 第 1 課時(shí) 課時(shí)熱點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1．所用知識(shí)及規(guī)律(1)安培力的大小由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝BLv，感應(yīng)電流 I＝ 和安培力公式 F＝BIL 得 F＝ .ERB2L2vR(2)安培力的方向判斷(3)牛頓第二定律及功能關(guān)系2．導(dǎo)體的兩種運(yùn)

2、動(dòng)狀態(tài)及處理方法 (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(合外力等于零)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． 3．電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析思路解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路是 “先電后力”，即：“源”的分析——分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù) E 和 r；“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出

3、相應(yīng)部分的電流大小，以便求解安培力；“力”的分析——分析研究對(duì)象(常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；“運(yùn)動(dòng)”的分析——根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型．1.水平放置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的光滑導(dǎo)軌上，有一根長(zhǎng)為 L 的導(dǎo)體棒 ab，用恒力 F 作用在 ab 上，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，回路總電阻為 R，試分析 ab 的運(yùn)動(dòng)情況，并求 ab 棒的最大速度。 abBRF變 化：2.如圖所示，豎直平面內(nèi)的平行導(dǎo)軌，間距 l=2

4、0cm，金屬導(dǎo)體 ab 可以在導(dǎo)軌上無(wú)摩檫的向下滑動(dòng)，金屬導(dǎo)體 ab 的質(zhì)量 為 0.2 g，電阻為 0.4Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T，當(dāng)金屬導(dǎo)體 ab 從靜止自由下落 0.8s 時(shí)，突然接通電鍵 K。 （設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，g 取 10m/s2）求：（1）電鍵 K 接通前后，金屬導(dǎo)體 ab 的運(yùn)動(dòng)情況（2）金屬導(dǎo)體 ab 棒的最大速度和最終速度的大小。Ka b3．(多選)上題，若從金屬導(dǎo)體 ab 從靜止下落到

5、接通電鍵 K 的時(shí)間為 t,ab 棒以后的 v-t 圖象可能（ ）QBPCD AB?第 1 輪復(fù)習(xí) 9.3.3 電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用 動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題 第 3 頁(yè)向右拉，若保持拉力 F 恒定，經(jīng)時(shí)間 t1 后速度為 v，加速度為 a1，最終以速度 2v 做勻速運(yùn)動(dòng)；若保持拉力的功率 P 恒定，棒由靜止經(jīng)時(shí)間 t2 后速度為 v，加速度為 a2，最終也以速度 2v 做勻速運(yùn)動(dòng)，則( )．A．t2＝t1 B．t1>t2 C．a(chǎn)2

6、＝2a1 D．a(chǎn)2＝5a14(多選)(2012·山東卷，20)如圖所示，相距為 L 的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻 R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.將質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到 v 時(shí)開始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P，導(dǎo)體棒最終以 2v 的速度勻速運(yùn)動(dòng)．導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速

7、度為 g.下列選項(xiàng)正確的是( )．A．P＝2mgvsin θB．P＝3mgvsin θC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到 時(shí)加速度大小為 sin θv2g2D．在速度達(dá)到 2v 以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R 上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功5．(多選)如圖，兩根足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌 PP′、QQ′傾斜放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端與水平放置的兩金屬板 M、N 相連，板間距離足夠大，板間有一帶電微粒，金屬棒 ab 水平跨放在導(dǎo)軌上，下滑過(guò)程中與

8、導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)同時(shí)由靜止釋放帶電微粒和金屬棒 ab，則( )．A．金屬棒 ab 最終可能勻速下滑B．金屬棒 ab 一直加速下滑C．金屬棒 ab 下滑過(guò)程中 M 板電勢(shì)高于 N 板電勢(shì)D．帶電微粒不可能先向 N 板運(yùn)動(dòng)后向 M 板運(yùn)動(dòng)6．如圖甲所示，MN、PQ 兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成 θ＝30°角固定，兩軌道間距為 L＝1 m．質(zhì)量為 m 的金屬桿 ab 垂直放置在軌道上，其阻值忽略不計(jì)．空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向

9、垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B＝0.5 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(cè)得最大速度為 vm，得到 與 的關(guān)系如圖乙所示．若軌道足1vm1R夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，重力加速度 g 取 10 m/s2.求：(1)金屬桿的質(zhì)量 m 和定值電阻的阻值 R1；(2)當(dāng)電阻箱 R 取 4 Ω 時(shí)，且金屬桿 ab 運(yùn)動(dòng)的加速度為 gsin θ 時(shí)，此時(shí)金屬桿 ab 運(yùn)動(dòng)的

10、速度；12(3)當(dāng)電阻箱 R 取 4 Ω 時(shí)，且金屬桿 ab 運(yùn)動(dòng)的速度為 時(shí)，定值電阻 R1 消耗的電功率．vm27. 圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌 MN、PQ 平行地固定的同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距 L=0.20m，兩導(dǎo)軌的左端之間所接受的電阻 R=0.40 ，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量 m=0.10kg 的金屬桿 ab，位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿的電阻 ?r=0.10 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.50T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

11、中，磁場(chǎng)方向豎直 ?向下?，F(xiàn)用一水平外力 F 水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù) U 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖 13 乙所示。求金屬桿開始運(yùn)動(dòng)經(jīng) t=5.0s 時(shí)， （1）通過(guò)金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；（2）金屬桿速度大小；（3）外力 F 的瞬時(shí)功率。8．(2013·全國(guó)新課標(biāo)Ⅰ，25)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.