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电磁感应中的动力学与能量问题

分类:高一物理教案   更新:2015/8/31   来源:本站原创

    即学即用

    1.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间

    接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为

    B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属

    杆接触良好,不计它们之间的摩擦.

    (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图.

    (2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小.

    (3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.

    答案  (1)见右图

    (2)

    (3)

    要点二  电磁感应中的能量问题

    即学即用

    2.如图所示,质量为m,边长为L的正方形线框,在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落,线

    框的总电阻为R,磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中,ab边始终与磁场边

    界平行且处于水平方向.已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求:

    (1)cd边刚进入磁场时线框的速度.

    (2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.

    答案  (1)      (2)mg(h+3L)-

    题型1  电磁感应中的能量问题

    【例1】如图所示,将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度

    为b、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚

    好是进入磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终

    存在着大小恒定的空气阻力f,且线框不发生转动.求:

    (1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2.

    (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1.

    (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.

    (4)线框在上升阶段通过磁场过程中克服安培力做的功W.

    答案  (1) R    (2) 

    (3) -(mg+f)(a+b)

    (4) -(mg+f)(a+b)

    题型2  单金属杆问题

    【例2】如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L为1 m、质量m为0.1 kg的导体

    棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为

    1 T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导

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