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(參考版)
2024-12-12 03:13本頁面
【正文】 S 可知，因磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，感應(yīng)電動勢 E恒定，由 F 安 ＝ BIL， I＝ ER可知， ab 棒受到的安培力隨 B 的減小而均勻變小，由外力 F＝ F 安 可知，外力 F 也均勻減小，為變力，由左手定則可判斷 F 安 水平向右，所以外力 F水平向左，故 C 正確． 3. 如圖 3所示，有兩根和水平方 向成 α 角的光滑平行的金屬軌道，間距為 l，上端接有可變電阻 R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨于一個最大速度 vm，除 R 外其余電阻不計，則 ( ) 圖 3 A．如果 B 變大， vm將變大 B．如果 α 變大， vm將變大 C．如果 R 變大， vm將變大 D．如果 m 變小， vm將變大 答案 BC 解析 金屬桿從軌道上滑下切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 E＝ Blv，在閉合電路中形成電流 I＝BlvR ，因此金屬桿從 軌道上滑下的過程中除受重力、軌道的彈力外還受安培力 F 作用， F＝ BIl＝B2l2vR ，先用右手定則判定感應(yīng)電流的方向，再用左手定則判定出安培力的方向，如圖所示． 根據(jù)牛頓第二定律，得 mgsin α － B2l2vR ＝ ma，當(dāng) a＝ 0時， v＝ vm， 解得 vm＝ mgRsin αB2l2 ，故選項 B、 C 正確． 4. 如圖 4 所示，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b和下邊界 d水平．在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上、下邊的距離很 短，下邊水平．線圈從水平面 a開始下落．已知磁場上、下邊界之間的距離大于水平面 a、 b 之間的距離．若線圈下邊剛通過水平面 b、 c(位于磁場中 )和 d 時，線圈所受到的磁場力的大小分別為 Fb、 Fc和 Fd，則( ) 圖 4 A． FdFcFb B． FcFdFb C． FcFbFd D． FcFbFd 答案 D 解析 線圈從 a到 b做自由落體運(yùn)動，在 b處開始進(jìn)入磁場切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，由于線圈的上、下邊的距離很短，所以經(jīng)歷很短的變速運(yùn)動而完全進(jìn)入磁場，在 c處線圈中磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng) 電流，不受安培力作用，但線圈在重力作用下依然加速，因此線圈在 d 處離開磁場切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，故該處所受安培力必然大于 b處．綜合分析可知，選項 D 正確． 題組二 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 5. 如圖 5 所示，位于一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在的平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連．具有一定質(zhì)量的金屬桿 ab 放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力 F 拉桿 ab，使它由靜止開始向右運(yùn)動．桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計．用 E表示回路中的感應(yīng)電動勢， i表示 回路中的感應(yīng)電流，在 i隨時間增大的過程中，電阻消耗的功率等于 ( ) 圖 5 A． F 的功率 B．安培力的功率的絕對值 C． F 與安培力的合力的功率 D． iE 答案 BD 6. 如圖 6 所示，邊長為 L 的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為 m，由距磁場 H高處自由下落，其下邊 ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動，直到其上邊 dc剛剛穿出磁場時，速度減為 ab邊剛進(jìn)入磁場時的一半，磁場的寬度也為 L，則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為 ( ) 圖 6 A． 2mgL B． 2mgL＋ mgH C． 2mgL＋ 34mgH D． 2mgL＋ 14mgH 答案 C 解析 設(shè)線框剛進(jìn)入磁場時的速度為 v1，剛穿出磁場時的速度 v2＝ v12① 線框自開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場共下落高度為 12mv21＝ mgH② 12mv21＋ mg ＝ ， cos 37176。 學(xué)案 7 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 [目標(biāo)定位 ] ，楞次定律的實質(zhì)就是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn) . .握電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的分析方法． 一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 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： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向． (2)求回路中
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