20xx人教版高中物理選修3-24-5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況-wenkub
2022-11-28 08:16:33 本頁面
【正文】 生的焦耳熱之比 Q1∶ Q2＝ 2 ∶ 1. 導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸．求： (1) 棒在勻加速運動過程中，通過電阻 R 的電荷量 q ； (2) 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q2； (3) 外力做的功 WF. 思路導(dǎo)圖： 解析： (1) 設(shè)棒勻加速運動的時間為 Δ t ，回路的磁通量變化量為 Δ Φ ，回路中的平均感應(yīng)電動勢為 E ，由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E ＝Δ ΦΔ t① 其中 Δ Φ ＝ Bl x ② 設(shè)回路中的平均電流為 I ，由閉合電路歐姆定律得 I ＝ER ＋ r③ 則通過電阻 R 的電荷量 q ＝ I Δ t ④ 聯(lián)立 ①②③④ 式，代入數(shù)據(jù)得 q ＝ C ⑤ (2) 設(shè)撤去外力時棒的速度為 v ，對 棒的勻加速運動過程，由運動學(xué)公式得 v2＝ 2 ax ⑥ 設(shè)棒在撤去外力后的運動過程中安培力做功為 W ，由動能定理得 W ＝ 0 －12m v2⑦ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q2＝－ W ⑧ 聯(lián)立 ⑥⑦⑧ 式，代入數(shù)據(jù)得 Q2＝ J ⑨ (3) 由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶ Q2＝ 2 ∶ 1 ，可得 Q1＝ J ⑩ 在棒運動的整個過程中，由功能關(guān)系可知 WF＝ Q1＋ Q2? 由 ⑨⑩ ? 式得 WF＝ J ? 答案： (1) C (2) J (3) J 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的問題中，外力克服安培力做功，就有其他形式的能量 ( 如機械能 ) 轉(zhuǎn)化為電能，而電能又通過電路全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ( 焦耳熱 ) ．對這樣的情形有如下的關(guān)系： W 外 ＝ W 克安 ＝ Δ E 內(nèi) ＝ Q . 3 － 1 ：如圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為 B ，方向豎直向下，在磁場中有一邊長為 l 的正方形導(dǎo)線框， ab 邊質(zhì)量為 m ，其余邊質(zhì)量不計， cd 邊有固定的水平軸，導(dǎo)線框可以繞其轉(zhuǎn)動，現(xiàn)將導(dǎo)線框拉至水平位置由靜止釋放，不計摩擦和空氣阻力，金屬框經(jīng)過時間 t 運動到豎直位置，此時 ab 邊的速度為 v ，求： (1) 此過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大小； (2) 線框運動到豎直位置時，線框中感應(yīng)電動勢的大??； (3) 此過程中線框產(chǎn)生的熱量． 解析： (1) 線框在初位置時 Φ 1 ＝ BS ＝ Bl2 轉(zhuǎn)到豎直位置 Φ 2 ＝ 0 所以，有 Δ Φ ＝ | Φ 1 － Φ 2 |＝ Bl2 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得 E ＝Δ ΦΔ t＝Bl2t (2) 轉(zhuǎn)到豎直位置時， bc 、 ad 兩邊不切割磁感線， ab 邊垂直切割磁感 線，感應(yīng)電動勢的大小 E ＝ Bl v (3) 由能量轉(zhuǎn)化與守恒定律可知，線框的重力勢能轉(zhuǎn)化為 ab的動能和電路中的電能 ( 即轉(zhuǎn)化的內(nèi)能部分 ) ，即 m gl ＝12m v2＋ Q 得 Q ＝ m gl －12m v2 答案： (1) Bl2t (2) Bl v (3) mgl －12 m v2 達(dá)標(biāo)檢測區(qū) 1. 內(nèi)壁光滑的塑料管彎成的圓環(huán)平放在水平桌面上，環(huán)內(nèi)有一帶負(fù)電的小 球，整個裝置處在豎直向下的磁場中，如圖所示．當(dāng)磁場突然增強時，小球 ( ) A ．沿順時針方向運動 B ．沿逆時針方向運動 C ．在原位置附近往復(fù)運動 D ．仍保持靜止?fàn)顟B(tài) 解析： 磁場突然增強時，
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