20xx滬科版高中物理選修3-2第1章第7節(jié)習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題word學(xué)案-資料下載頁(yè)
2025-11-09 16:22本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】學(xué)案7習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題。量轉(zhuǎn)化與守恒問(wèn)題，并能用來(lái)處理力、電綜合問(wèn)題．。1．垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線通過(guò)電流為I時(shí)，它所受的安培力F＝BIL，2．牛頓第二定律：F＝ma，它揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系．。做加速運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)加速度a與速度v方向相同時(shí)，速度增大，反之速度減小．當(dāng)加。速度a為零時(shí)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)．。幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系。合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化．。除了重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做的功等于機(jī)械能的變化．。2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及的具有收尾速度的力學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。周而復(fù)始地循環(huán)，加速度等于零時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．。動(dòng)，處于非平衡狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系分析．。向垂直于斜面向下．導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和。求在下滑過(guò)程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值．。割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將受到向上的安培力
【正文】 gd；電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，所以金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱為12(mgh－ μmgd)．選項(xiàng) D 正確． 11． 如圖 11 所示 ， 在傾角為 θ 的光滑斜面上 ， 存在著兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁場(chǎng) Ⅰ 垂直斜面向上 、 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B， 磁場(chǎng) Ⅱ 垂直斜面向下 、 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 2B， 磁場(chǎng)的寬度 MJ和 JG均為 L， 一個(gè)質(zhì)量為 m、 電阻為 R、 邊長(zhǎng)也為 L的正方形導(dǎo)線框 ， 由靜止開(kāi)始沿斜面下滑 ， 當(dāng) ab 邊剛越過(guò) GH 進(jìn)入磁場(chǎng) Ⅰ 區(qū)時(shí) ， 線框恰好以速度 v1做勻速直線運(yùn)動(dòng) ； 當(dāng) ab邊下滑到 JP 與 MN 的中間位置時(shí) ， 線框又恰好以速度 v2做勻速直線運(yùn)動(dòng) ， 從 ab 進(jìn)入磁場(chǎng) Ⅰ至 ab運(yùn)動(dòng)到 JP與 MN中間位置的過(guò)程中 ， 線框的機(jī)械能減少量為 ΔE， 重力對(duì)線框做功的絕對(duì)值為 W1， 安培力對(duì)線框做功的絕對(duì)值為 W2， 下列說(shuō)法中正確的是 ( ) 圖 11 A． v1∶ v2＝ 4∶ 1 B． v1∶ v2＝ 9∶ 1 C． ΔE＝ W1 D． ΔE＝ W2 答案 BD 解析 線框兩次都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明受力平衡，由平衡條件得沿斜面方向： F＝ mgsin θ， F＝ BLL， I＝ ER， E＝ BLv， 解得 F＝ B2L2v1R 線框速度為 v2時(shí)， E2＝ 3BLv2， I2＝ 3BLv2R 所以 F＝ Fdc＋ Fab＝ BI2L＋ 2BI2L＝ 9B2L2v2R ， 由此得 v1∶ v2＝ 9∶ 1， A錯(cuò)， B對(duì)；線框的機(jī)械能減少是由于安培力對(duì)它做負(fù)功，有 ΔE＝ W2， C 錯(cuò)， D 對(duì)，所以本題選 B、 D. 12． 如圖 12 所示 ， 傾角為 θ 的 “ U” 形金屬框架下端連接一阻值為 R 的電阻 ， 相互平行的金屬桿 MN、 PQ間距為 L， 與金屬桿垂直的虛線 a1b a2b2區(qū)域內(nèi)有垂直框架平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B， a1b a2b2間距離為 d， 一長(zhǎng)為 L、 質(zhì)量為 m、 電阻為 R的導(dǎo)體棒在金屬框架平面上與磁場(chǎng)上邊界 a2b2距離 d 處從靜止開(kāi)始釋放 ， 最后勻速通過(guò)磁場(chǎng)下邊界 g(金屬框架摩擦及電阻不計(jì) )． 求 ： 圖 12 (1)導(dǎo)體棒剛到達(dá)磁場(chǎng)上邊界 a2b2時(shí)速度大小 v1； (2)導(dǎo)體棒勻速通過(guò)磁場(chǎng)下邊界 a1b1時(shí)速度大小 v2； (3)導(dǎo)體棒穿越磁場(chǎng)過(guò)程中 ， 回路產(chǎn)生 的電能 ． 答案 (1) 2gdsin θ (2)2mgRsin θB2L2 (3)2mgdsin θ－ 2m3g2R2sin2 θB4L4 解析 (1)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)外沿斜面下滑，只有重力做功， 由機(jī)械能守恒定律得： mgdsin θ＝ 12mv21 解得： v1＝ 2gdsin θ (2)導(dǎo)體棒勻速通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)下邊界 a1b1時(shí)，由平衡條件： mgsin θ＝ F 安 F 安 ＝ BIL＝ B2L2v22R 解得： v2＝ 2mgRsin θB2L2 (3)由能量守恒定律得： mgdsin θ－ Q＝ 12mv22－ 12mv21 解得： Q＝ 2mgdsin θ－ 2m3g2R2sin2θB4L4 . 13 所示 ， 固定的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為 l， 導(dǎo)軌電阻不計(jì) ， 上端 a、 b間接有阻值為 R的電阻 ， 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為 θ， 且處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、 方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ． 質(zhì)量為 m、 電阻為 r的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連后放在導(dǎo)軌上 ． 初始時(shí)刻 ， 彈簧恰好處于自然長(zhǎng)度 ， 導(dǎo)體棒具有沿軌道向上的初速度 始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸 ． 已知彈簧的勁度系數(shù)為 k， 彈簧的中心軸線與導(dǎo)軌平行 ． 圖 13 (1)求初始時(shí)刻通過(guò)電阻 R的電流 I的大小和方向 ； (2)當(dāng)導(dǎo)體棒第一次回到初始位置時(shí) ， 速度變?yōu)?v， 求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度大小 a； (3)導(dǎo)體棒最終靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為 Ep， 求導(dǎo)體棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到停止的過(guò)程中 ，電阻 R上產(chǎn)生的 焦耳熱 Q. 答案 (1)Blv0R＋ r b→ a (2)gsin θ－ B2l2vm?R＋ r? (3)見(jiàn)解析 解析 (1)初始時(shí)刻，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1＝ Blv0 通過(guò) R的電流大小 I1＝ E1R＋ r＝ Blv0R＋ r 電流方向?yàn)?b→ a (2)回到初始位置時(shí)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E2＝ Blv 感應(yīng)電流 I2＝ E2R＋ r＝ BlvR＋ r 導(dǎo)體棒受到的安培力大小為 F＝ BI2l＝ B2l2vR＋ r，方向沿斜面向上 根據(jù)牛頓第二定律有： mgsin θ－ F＝ ma 解得 a＝ gsin θ－ B2l2vm?R＋ r? (3)導(dǎo)體棒最終靜止，有： mgsin θ＝ kx 彈簧壓縮量 x＝ mgsin θk 設(shè)整個(gè)過(guò)程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱為 Q0，根據(jù)能量守恒定律有： 12mv20＋ mgxsin θ＝ Ep＋ Q0 Q0＝ 12mv20＋ ?mgsin θ?2k － Ep 電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q＝ RR＋ rQ0＝ RR＋ r[12mv20＋ ?mgsin θ?2k － Ep]
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