2015第33電磁感應中的動力學和能量問題(學案)

1、第 1 輪復習 9.3.3 電磁感應中的綜合應用 動力學和能量問題 第 1 頁第九章 電磁感應劉瑞成 楊夢竹第 3 講 電磁感應的綜合應用 電磁感應的綜合應用 第 1 課時 課時熱點三 電磁感應中的動力學和能量問題一、電磁感應中的動力學問題1．所用知識及規(guī)律(1)安培力的大小由感應電動勢 E＝BLv，感應電流 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系2．導體的兩種運

2、動狀態(tài)及處理方法 (1)導體的平衡狀態(tài)——靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．處理方法：根據平衡條件(合外力等于零)列式分析(2)導體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零．處理方法：根據牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結合功能關系分析． 3．電磁感應中的動力學問題分析思路解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是 “先電后力”，即：“源”的分析——分離出電路中由電磁感應所產生的電源，求出電源參數 E 和 r；“路”的分析——分析電路結構，弄清串、并聯(lián)關系，求出

3、相應部分的電流大小，以便求解安培力；“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；“運動”的分析——根據力和運動的關系，判斷出正確的運動模型．1.水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根長為 L 的導體棒 ab，用恒力 F 作用在 ab 上，由靜止開始運動，回路總電阻為 R，試分析 ab 的運動情況，并求 ab 棒的最大速度。 abBRF變 化：2.如圖所示，豎直平面內的平行導軌，間距 l=2

4、0cm，金屬導體 ab 可以在導軌上無摩檫的向下滑動，金屬導體 ab 的質量 為 0.2 g，電阻為 0.4Ω，導軌電阻不計，水平方向的勻強磁場的磁感應強度為0.1T，當金屬導體 ab 從靜止自由下落 0.8s 時，突然接通電鍵 K。 （設導軌足夠長，g 取 10m/s2）求：（1）電鍵 K 接通前后，金屬導體 ab 的運動情況（2）金屬導體 ab 棒的最大速度和最終速度的大小。Ka b3．(多選)上題，若從金屬導體 ab 從靜止下落到

5、接通電鍵 K 的時間為 t,ab 棒以后的 v-t 圖象可能（ ）QBPCD AB?第 1 輪復習 9.3.3 電磁感應中的綜合應用 動力學和能量問題 第 3 頁向右拉，若保持拉力 F 恒定，經時間 t1 后速度為 v，加速度為 a1，最終以速度 2v 做勻速運動；若保持拉力的功率 P 恒定，棒由靜止經時間 t2 后速度為 v，加速度為 a2，最終也以速度 2v 做勻速運動，則( )．A．t2＝t1 B．t1>t2 C．a2

6、＝2a1 D．a2＝5a14(多選)(2012·山東卷，20)如圖所示，相距為 L 的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻 R，勻強磁場垂直于導軌平面，磁感應強度為 B.將質量為 m 的導體棒由靜止釋放，當速度達到 v 時開始勻速運動，此時對導體棒施加一平行于導軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為 P，導體棒最終以 2v 的速度勻速運動．導體棒始終與導軌垂直且接觸良好，不計導軌和導體棒的電阻，重力加速

7、度為 g.下列選項正確的是( )．A．P＝2mgvsin θB．P＝3mgvsin θC．當導體棒速度達到 時加速度大小為 sin θv2g2D．在速度達到 2v 以后勻速運動的過程中，R 上產生的焦耳熱等于拉力所做的功5．(多選)如圖，兩根足夠長光滑平行金屬導軌 PP′、QQ′傾斜放置，勻強磁場垂直于導軌平面，導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 水平跨放在導軌上，下滑過程中與

8、導軌接觸良好．現(xiàn)同時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 下滑過程中 M 板電勢高于 N 板電勢D．帶電微粒不可能先向 N 板運動后向 M 板運動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．質量為 m 的金屬桿 ab 垂直放置在軌道上，其阻值忽略不計．空間存在勻強磁場，磁場方向

9、垂直于軌道平面向上，磁感應強度為 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，測得最大速度為 vm，得到 與 的關系如圖乙所示．若軌道足1vm1R夠長且電阻不計，重力加速度 g 取 10 m/s2.求：(1)金屬桿的質量 m 和定值電阻的阻值 R1；(2)當電阻箱 R 取 4 Ω 時，且金屬桿 ab 運動的加速度為 gsin θ 時，此時金屬桿 ab 運動的

10、速度；12(3)當電阻箱 R 取 4 Ω 時，且金屬桿 ab 運動的速度為 時，定值電阻 R1 消耗的電功率．vm27. 圖甲所示，光滑且足夠長的金屬導軌 MN、PQ 平行地固定的同一水平面上，兩導軌間距 L=0.20m，兩導軌的左端之間所接受的電阻 R=0.40 ，導軌上停放一質量 m=0.10kg 的金屬桿 ab，位于兩導軌之間的金屬桿的電阻 ?r=0.10 ，導軌的電阻可忽略不計。整個裝置處于磁感應強度 B=0.50T 的勻強磁場

11、中，磁場方向豎直 ?向下?，F(xiàn)用一水平外力 F 水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運動，在整個運動過程中金屬桿始終與導軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數 U 隨時間 t 變化的關系如圖 13 乙所示。求金屬桿開始運動經 t=5.0s 時， （1）通過金屬桿的感應電流的大小和方向；（2）金屬桿速度大?。唬?）外力 F 的瞬時功率。8．(2013·全國新課標Ⅰ，25)如圖所示，兩條平行導軌所在平面與水平地面的夾角為 θ，間距為 L.