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(參考版)
2024-11-21 08:16本頁面
【正文】 安徽理綜 ) 英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場．如圖所示，一個(gè)半徑為 r 的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場 B ，環(huán)上套一帶電荷量為＋ q 的小球．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時(shí)間均勻增加，其變化率為 k ，若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場對(duì)小球的作用力所做功的大小是 ( ) A ． 0 B.12r2qk C ． 2π r2qk D ． π r2qk 解析： 變化的磁場產(chǎn)生電場，電場對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶電小球做功． 均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場，電動(dòng)勢 E ＝Δ ΦΔ t＝Δ BΔ t??????12v ＝ Ba v . 由閉合電路歐姆定律得 U AB ＝ER2＋R42 Rv＝B π R2r (3) MN 經(jīng)過圓軌中心 O 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢 E ＝ Bl v ＝ 2 BR v 通過 r 的電流 I ＝Er＝2 RB vr 答案： (1)B π R v2 r (2)B π R2r (3)2 RB vr 電磁感應(yīng)中的能量問題 1 ． 能量轉(zhuǎn)化 2 ． 求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒問題的一般思路： (1) 分析回路，分清電 源和外電路． 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于外電路． (2) 分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．如： 做功情況 能量變化特點(diǎn) 滑動(dòng)摩擦力做功 有內(nèi)能產(chǎn)生 重力做正功 重力勢能必然減少，且 WG＝－ Δ Ep 克服重力做功 重力勢能必然增加，且 WG＝－ Δ Ep 克服安培力做功 必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能 安培力做正功 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 (3) 根據(jù)能量守恒列方程求解． 3 ． 求解焦耳熱 Q 的幾種方法 如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距 l ＝ m ，左端接有阻值 R ＝ Ω 的電阻．一質(zhì)量 m ＝ kg 、電阻 r ＝ Ω 的金屬棒 MN 放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ＝ T ．棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以 a ＝ 2 m / s2的加速度做勻加速運(yùn) 動(dòng)，當(dāng)棒的位移 x ＝ 9 m 時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比 Q1∶ Q2＝ 2 ∶ 1. 導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的時(shí)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(dòng)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(shí)棒的速度為
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