20xx教科版高中物理選修3-2第1章第5節(jié)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒-資料下載頁
2024-12-08 03:13本頁面
【導(dǎo)讀】學(xué)案7電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒。[目標(biāo)定位]，楞次定律的實(shí)質(zhì)就是。1．電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力作用，所以電磁感應(yīng)問題往往與力學(xué)問題。聯(lián)系在一起，處理此類問題的基本方法是：。用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和方向．。列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解．。2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及的具有收尾速度的力學(xué)問題，關(guān)鍵要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分。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)．。3．兩種狀態(tài)處理。導(dǎo)體勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列式分析；導(dǎo)體做勻速直線運(yùn)動(dòng)之前，往往做變加速運(yùn)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．。答案楞次定律表明，感應(yīng)電流的效果總是阻礙引起感應(yīng)電流的原因．正是由于“阻礙”作用。②有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值．。mgxsinθ－W安－μmgxcosθ＝12mv2
【正文】 A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng) B．整個(gè)過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 qRBL C．整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做的功為 12mv2 D．整個(gè)過程中電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱為 12mv2 答案 C 解析 因?yàn)榻饘侔粝蛴疫\(yùn)動(dòng) 時(shí)受到向左的安培力作用，且安培力隨速度的減小而減小，所以金屬棒向左做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，故 A 錯(cuò)誤；根據(jù) E＝ Δ ΦΔ t＝ BLxΔ t， q＝ IΔ t＝ E2RΔ t＝BLx2R，解得 x＝2qRBL，故 B 錯(cuò)誤；整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做的功等于金屬棒動(dòng)能的減少量12mv2，故 C正確；整個(gè)過程中電路中產(chǎn)生的熱量等于機(jī)械能的減少量 12mv2，電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱為 14mv2，故 D 錯(cuò)誤． 9. 如圖 9所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為 ，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直，一質(zhì)量為 m、有效電阻為 R 的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界 h 處由靜止釋放．導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為 ，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，已知重力加速度為 ： 圖 9 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大?。? (2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度 v的大?。? (3)流經(jīng)電流表電流的最大值 Im. 答案 (1)mgIL (2)I2Rmg (3)mg 2ghIR 解析 (1)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)， 則有： BIL＝ mg① 解得 B＝ mgIL② (2)感應(yīng)電動(dòng)勢 E＝ BLv③ 感應(yīng)電流 I＝ ER④ 由 ②③④ 式解得 v＝ I2Rmg (3)由題意分析知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度最大，設(shè)為 vm 根據(jù)機(jī)械能守恒有 12mv2m＝ mgh 感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值 Em＝ BLvm 感應(yīng)電流的最大值 Im＝ EmR 解得 Im＝ mg 2ghIR 10．如圖 10 甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為 L＝ 1 m，上端接有電阻 R＝ 3 Ω ，虛線 OO′ 下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)將質(zhì)量 m＝ kg、電阻 r＝ 1 Ω 的金屬桿 ab，從 OO′ 上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的 v－ t 圖像如圖乙所示． (取 g＝ 10 m/s2)求： 圖 10 (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大??； (2)桿在磁場中下落 s 的過程中，電阻 R 產(chǎn)生的熱 量． 答案 (1)2 T (2) J 解析 (1)由圖像可知，桿自由下落 s 進(jìn)入磁場以 v＝ m/s 做勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 E＝ BLv 桿中的感應(yīng)電流 I＝ ER＋ r 桿所受的安培力 F 安 ＝ BIL 由平衡條件得 mg＝ F 安 代入數(shù)據(jù)得 B＝ 2 T (2)電阻 R 產(chǎn)生的熱量 Q＝ I2Rt＝ J. 11．足夠長的平行金屬導(dǎo)軌 MN 和 PK 表面粗糙，與水平面之間的夾角為 α ，間距為 軌平面向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B， M、 P 間接有阻值為 R 的電阻，質(zhì)量為 m 的金屬桿 ab垂 直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計(jì)．如圖 11所示，用恒力 F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿 ab，使金屬桿 由靜止開始運(yùn)動(dòng)，金屬桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為 vm， t s 末金屬桿的速度為 v1，前 t s 內(nèi)金屬桿的位移為 x， (重力加速度為 g)求： 圖 11 (1)金屬桿速度為 v1時(shí)加速度的大??； (2)整個(gè)系統(tǒng)在前 t s 內(nèi)產(chǎn)生的熱量． 答案 (1)B2L2 vm－ v1mR (2)B2L2vmxR －12mv21 解析 (1)設(shè)金屬桿和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ ，當(dāng) 桿運(yùn)動(dòng)的速度為 vm時(shí)，有： F＋ mgsin α － B2L2vmR － μmg cos α ＝ 0 當(dāng)桿的速度為 v1時(shí)，有： F＋ mgsin α － B2L2v1R － μmg cos α ＝ ma 解得 a＝ B2L2 vm－ v1mR (2)t s 末金屬桿的速度為 v1，前 t s 內(nèi)金屬桿的位移為 x，由能量守恒得， 整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為 Q1＝ Fx＋ mgxsin α － μmgx cos α － 12mv21＝ B2L2vmxR －12mv21.
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1