高二物理高效课堂资料49、电磁感应的力和能量问题

高二物理高效课堂资料
电磁感应的力和能量问题
一、电磁感应的动力学问题
阅读三维设计P190突破点（一），完成下列问题
2、力学对象和电学对象的相互关系：
（1）电学对象
（2）力学对象
3、四步法分析电磁感应动力学问题
（1）
（2）
（3）
（4）
二、电磁感应中的能量问题
阅读三维设计P191突破点（二），完成下列问题
1、能量转化及焦耳热的求法
（1）能量转化
（2）求解焦耳热Q的三种方法：①
②
③
2、解题的一般步骤
（1）
（2）
（3）
针对练习
1、如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.30 Ω的电阻,长为L=0.40 m、电阻为r=0.20 Ω的金属棒ab紧贴在导轨上.现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下表所示,导轨电阻不计.(g=10 m/s2)求:
(1)在前0.4 s的时间内,金属棒ab电动势的平均值.
(2)金属棒的质量.
(3)在前0.7 s的时间内,电阻R上产生的热量.
2、如图所示,闭合导体线框abcd从高
处自由下落,落入一个有界匀强磁场中,
从bd边开始
进入磁场到ac边即将进入磁场的这
段时间里,在下图中表示线框运动过程
中的感应
电流
—时间
图象的可
能是
（）
3、如图所示，长为L、电阻r=0.3 Ω、质量m=0.1 kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上
的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5 Ω的电阻，量程为0～3.0 A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0 V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面.现以向右恒定外力F使金属棒右移.当金属棒以v=2 m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。

问：
（1）此满偏的电表是什么表?说明理由。

（2）拉动金属棒的外力F多大?
（3）此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上.求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中电阻R产生的热量。

4、如图(甲)所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L＝0.20 m，电阻R＝10 ，有一质量为1kg的导体棒平放在轨道上并与两轨道垂直，导体棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中。

现从t=0开始，用一水平向右的外力F沿轨道方向拉动导体棒，使之做初速度为零的匀加速直线运动，F与时间t的关系如图(乙)所示，试求：
（1）导体棒运动的加速度a。

（2）磁场的磁感应强度B。

（3）导体棒运动到第20s时，电
阻R的电功率。

（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度
做匀加速运动，在其它条件不变的情况下，简要说明
磁场的磁感应强度必须满足的条件。

5、如图4所示,两条足够长的平行光滑金属导轨,与水平面的
夹角均为θ,该空间存在着两个磁场应强度大小均为B的匀
强磁场区域Ⅰ和Ⅱ,区域Ⅰ的磁场方向垂直导轨平面向下,区
域Ⅱ的磁场方向垂直导轨平面向上,两匀强磁场在斜面上的宽
度均为L,一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形金属线
框,由静止开始沿导轨下滑,当线圈运动到ab边刚越过ee′即做
匀速直线运动;当线框刚好有一半进入磁场区域Ⅱ时,线框又
恰好做匀速直线运动.求:
(1)当线框刚进入磁场区域Ⅰ时的速度v.
(2)当线框刚进入磁场区域Ⅱ时的加速度.
(3)当线框刚进入磁场区域Ⅰ到刚好有一半进入磁场区域Ⅱ的过程中产生的热量Q.
6、在图中除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,（a）图中的电容器C原来不带电,设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计.图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面（即纸面）
向下的匀强磁场中,导轨足够长,今给
导体棒ab一个向右的初速度v0,导体
棒的最终运动状态是（）
A.三种情况下,导体棒ab最终都是匀速运动
B.图（a）、（c）中ab棒最终将以不同的速度做匀速运动;图（b）中ab棒最终静止
C.图（a）、（c）中,ab棒最终将以相同的速度做匀速运动
D.三种情况下,导体棒ab最终均静止
7、如图所示,顶角θ=45°的光滑金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在磁感应强度大小为
B、方向竖直的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右运动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时,导体棒位于顶点O处,求:
（1）t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向. （2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式. （3）导体棒在0～t时间内产生的焦耳热Q.。