2019年高考物理总复习第十章电磁感应专题讲座九电磁感应的综合应用二课件教科版

(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
〚核心点拨〛 (1)健身者用恒力拉杆所做的功用W=Fx求得.CD棒进入磁场 前重力和拉力做功.
1 解析:(1)根据动能定理得 Fs-mgssin θ= mv2, 2
பைடு நூலகம்
2 Fs mg sin 则 v= =2.4 m/s. m
答案:(1)2.4 m/s
〚核心点拨〛 (3)由功能关系或焦耳定律求焦耳热.
解析:(3)CD 棒进入磁场过程中沿轨道方向有 F 合=F-mgsin θ-FA=0,即做匀速运动. 根据功能关系,在拉升 CD 棒的过程中, 有 F(s+d)=ΔE+Q,
1 即 Q=F(s+d)=mg(s+d)sin θ+ mv2=26.88 J 2
有其他力做功,则其他力做功等于增加的机械能和电能.
多维训练
1.[用能量守恒求焦耳热](多选)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一 水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根质量均为m,电阻均为 R(其余部分电阻不计)的导体棒ab和cd,构成矩形回路.在整个导轨平面内都 有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,如图所示,设两导体棒均可沿导轨 无摩擦滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运 动过程中始终不接触,则( ) BC A.棒ab,cd在运动过程中,回路中一定有感应电流 B.当棒ab,cd的运动稳定后,棒ab,cd有共同速度v=
缝间,线框平面与磁场方向平行,开始运动时可认为M的aa′边和bb′边都处 在磁场中.线框N在线框M的正上方,与线框M相距为h,两线框均从静止开始同 时释放,其平面在下落过程中保持水平,设磁场区域在竖直方向足够长,不计 空气阻力及两线框间的相互作用.
(1)求线框N刚进入磁场时产生的感应电流大小;
1 解析:(1)线框 N 进入磁场前由动能定理得 mgh= m v12 . 2
专题讲座九
电磁感应的综合应用(二)
核心探究
演练提升
核心探究
考点一
1.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化
分类探究·各个击破
电磁感应中的能量问题
(2)求解焦耳热Q的三种方法
2.解题的一般步骤
(1)确定研究对象(导体棒或回路); (2)弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互转化; (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解.
答案:(3)64 J 26.88
方法技巧
求解电能应分清两类情况
(1)若回路中电流恒定,可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算.
(2)若电流变化,则①利用安培力做的功求解:电磁感应中产生的电能等于克服 安培力所做的功;②利用能量守恒求解:若只有电能与机械能的转化,则机械能
的减少量等于产生的电能.③利用功能关系求解:若除重力、安培力做功外,还
2.导学号 58826224 [用功能关系求焦耳热]用密度为d、电阻率为ρ 粗细均
匀的金属导线制成两个闭合正方形线框M和N,边长均为L.线框M,N的导线横截 面积分别为S1,S2,S1>S2,如图所示.均强磁场仅存在于相对磁极之间,磁感应
强度大小为B,其他地方的磁场忽略不计.金属线框M水平放在磁场上边界的狭
v0 2 2 D.在运动过程中,安培力对棒cd做的功数值上等于回路中的电能
C.在运动过程中,产生的焦耳热最多为Q=
mv0 4
解析:根据法拉第电磁感应定律可知,只有在两棒速度不相等时回路中才有感应电流, 两棒速度相等后,穿过回路的磁通量不变,回路中将不再有感应电流,所以 A 错误.根据 题意最终两棒的速度相等,由动量守恒定律应有 mv0=(m+m)v,解得 v=
v0 ,故 B 正确.根 2
1 1 1 据能量守恒定律,在运动过程中产生的热量为 Q= m v02 - ·2m·v2,解得 Q= m v02 , 2 2 4
故 C 正确.根据动能定理可知,安培力对 cd 棒做的功等于 cd 棒增加的动能,即 W=
1 2 1 2 1 v mv = m 0 ,而回路中的电能应等于产生的热量 Q= m v02 ,所以 D 错误. 2 4 8
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;
〚核心点拨〛 (2)确定CD棒在磁场中的运动性质.
解析:(2)感应电动势 E=Blv,感应电流 I=
Blv , R
Bl 安培力 F =IBl,代入得 F =
A A
2
v
R
=48 N.
答案:(2)48 N
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.
解析:(2)以线框 M 为研究对象,当线框在磁场中运动达到匀速时,设速度为 v2,线框所受 重力 G=mg=4LSdg 安培力 F=2BIL 均速时受力平衡 G=F,由以上各式可得 v2=
4d g , 2 B
由上式可知匀速运动速度与导线横截面积无关,所以两线框匀速运动速度相同,均为 v2. 由此可知当线框 N 恰好追上 M 时,两者速度相等
刚进入磁场时切割磁感线,有 E=2BLv1,
E 由闭合电路欧姆定律可得 IN= , RN
由电阻定律可得 RN=ρ 由以上各式可得 IN=
答案:(1)
BS2 2 gh 2
4L S2
BS2 2 gh . 2
(2)在下落过程中,若线框N恰能追上线框M.追上时线框M下落高度为H,追上 线框M之前线框N一直做减速运动,求该过程中线框N产生的焦耳热;
【典例1】 (2016· 浙江卷,24)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两 根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ =53°,导轨上端串接一个R=0.05 Ω 的电 阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁 感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过 定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位 健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持 与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初 始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆 和绳索的质量).求