高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9單元電磁感應(yīng)第3講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件 新人教版

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1、第3講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.在電磁感應(yīng)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)電動勢,該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源.因此,電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起.求解此類問題關(guān)鍵是要分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源,并求出電源的電動勢E和內(nèi)阻r.一、電磁感應(yīng)的電路問題知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)確定電源:首先判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體(電源),其他部分為外電路.其次利用E=n或E=BLvsin ,求感應(yīng)電動勢的大小,利用右手定則或楞次定律判斷電流方向.t2.解決電磁感應(yīng)電路問題的基本方法知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)利用電路規(guī)律求解,主要有歐姆定律,串、并聯(lián)規(guī)律等.二、電

2、磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題(2)分析電路結(jié)構(gòu),畫出等效電路圖.1.通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用,電磁感應(yīng)問題往往和力學(xué)問題聯(lián)系在一起,基本步驟是:知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)求回路中的電流大小;(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;(3)分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力,用左手定則確定其方向);(4)列動力學(xué)方程或平衡方程求解.知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.兩種狀態(tài)的處理運動狀態(tài)運動實例處理方法平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運動平衡條件,即合外力為零非平衡狀態(tài)加速度不為零的運動牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)感應(yīng)電流在磁場中受到安培力的作用,解決這類問題需要綜合應(yīng)用電

3、磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律)及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(牛頓運動定律等)尋找運動過程中的臨界狀態(tài),分析時要特別注意a=0、速度v達(dá)最大值的特點.3.電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)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的作用,從而影響導(dǎo)體棒的受力情況和運動情況.這類問題的分析思路如下:知識建構(gòu)技能建構(gòu)三、電磁感應(yīng)中的能量問題導(dǎo)體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化,在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,機械能或其他形式的能便轉(zhuǎn)化為電能,具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱,又可使電能轉(zhuǎn)化為機械能或電阻的內(nèi)能,因此,電磁感應(yīng)過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化,用能量轉(zhuǎn)化觀點研究電磁感應(yīng)問題

4、常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運動(勻速直線運動或勻速轉(zhuǎn)動),對應(yīng)的受力特點是合外力為零,能量轉(zhuǎn)化過程常常是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動勢的大小和方向;1.解決這類問題的基本步驟是:(2)畫出等效電路,求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式;(3)分析導(dǎo)體機械能的變化,用能量守恒關(guān)系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)利用安培力的功求解:電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功;2.電能的三種求解思路(2)利用能量守恒求解:若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化,則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能;(3)利用電路特征求解:根據(jù)電路結(jié)構(gòu)直接計算電

5、路中所產(chǎn)生的電能.知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.圖象問題四、電磁感應(yīng)中的圖象問題知識建構(gòu)技能建構(gòu)圖象類型(1)磁感應(yīng)強度B、磁通量、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖象,即B-t圖象、-t圖象、E-t圖象和I-t圖象(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況,還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移x變化的圖象,即E-x圖象和I-x圖象知識建構(gòu)技能建構(gòu)問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程,求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識等知識建構(gòu)技能建構(gòu)注意問題(1)定性

6、或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系(2)在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負(fù)值來反映(3)畫圖象時要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá)知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)明確圖象的種類,是B-t圖,還是-t圖,或者E-t圖、I-t圖等;2.解決圖象問題的一般步驟(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程;(3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程;知識建構(gòu)技能建構(gòu)(5)畫圖象或判斷圖象.(4)根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,例如分析斜率的變化、截距等;知識建構(gòu)技能建構(gòu)1.如圖所示,均勻的金屬長方形線框從勻強磁場中以速度v勻速拉出,它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機構(gòu),金屬框向右運動時滑輪總是與兩

7、邊良好接觸,一理想電壓表跨接在PQ兩導(dǎo)電機構(gòu)上,當(dāng)金屬框向右勻速拉出的過程中,電壓表的讀數(shù)(金屬框的長為a,寬為b,磁感應(yīng)強度為B)( )A.恒定不變,讀數(shù)為BbvB.讀數(shù)變大知識建構(gòu)技能建構(gòu)C.恒定不變,讀數(shù)為BavD.讀數(shù)變小【解析】在勻速向右拉動線框的過程中,線框左邊切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢恒為Bbv.此結(jié)構(gòu)中PQ的左側(cè)部分相當(dāng)于電源,右側(cè)部分相當(dāng)于外電路,此過程外電路的電阻增大,而內(nèi)電路的電阻減小,電壓表的示數(shù)為路端電壓,由閉合電路歐姆定律知路端電壓增大,B項正確.【答案】B知識建構(gòu)技能建構(gòu)2.超導(dǎo)磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁作用使列車車體向上浮起,同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推

8、進(jìn)動力的新型交通工具,其推進(jìn)原理可以簡化為如圖所示的模型:在水平面上相距L的兩根平行直導(dǎo)軌間,有豎直方向等距離分布的勻強磁場B1和B2,且B1=B2=B,每個磁場的寬都是l,相間排列,所有這些磁場都以速度v向右勻速運動.這時跨在兩導(dǎo)軌間的長為L寬為l的金屬框(懸浮在導(dǎo)軌上方)在磁場力作用下也將會向右運動.設(shè)金屬框的總電阻為R,運動中所受到的阻力恒為f,則金屬框的最大速度可表示為( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)A.vm= B.vm= C.vm= D.vm= 【解析】磁場都以速度v向右勻速運動時,金屬框切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,在安培力作用下向右加速,當(dāng)安培力與阻力平衡時,金屬框的速度最

9、大.由E=2BL(v-vm),I=,2BIL=f,解得vm= ,C項正確.【答案】C2222B L vfRB L222222B L vfRB L222244B L vfRB L222222B L vfRB LER222244B L vfRB L知識建構(gòu)技能建構(gòu)3.(2011年江蘇南通模擬)如圖所示,在磁感強度為B的勻強磁場中,有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架,OC為一能繞O在框架上滑動的導(dǎo)體棒,OC之間連一個電阻R,導(dǎo)體框架與導(dǎo)體棒的電阻均不計,若要使OC能以角速度勻速轉(zhuǎn)動,則外力做功的功率是( )A. B. C. D. 【解析】勻速轉(zhuǎn)動,外力做功的功率與安培力的功率相同,克服安培力做功轉(zhuǎn)化為系

10、統(tǒng)的內(nèi)能,即外力做功的功率與發(fā)熱功率相同.轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的電動勢大小E=Br2,外力的功率P=,則選項C正確.【答案】C224BrR2242BrR2244BrR2248BrR122ER2244BrR知識建構(gòu)技能建構(gòu)4.如圖甲所示,一個閉合矩形金屬線圈abcd從一定高度釋放,且在下落過程中線圈平面始終在豎直平面上.在它進(jìn)入一個有直線邊界的足夠大的勻強磁場并在其中運動的過程中,取線圈bc邊剛進(jìn)磁場時t=0,則描述其運動情況的圖線可能是圖乙中的( )乙甲知識建構(gòu)技能建構(gòu)速運動,全部進(jìn)入做豎直下拋運動,則A正確;當(dāng)mg ,開始做加速度a越來越小的加速運動,a減到0做勻速運動,全部進(jìn)入做豎直下拋運動

11、,則C正確;當(dāng)mgmg時,導(dǎo)體棒做減速運動,隨著速度的減小,加速度減小,直到做勻速運動;當(dāng)F=mg時,導(dǎo)體棒做加速運動,隨著速度的增大,加速度減小,直到做勻速運動.所以A、B、C正確.【答案】ABC22B L vR220B L vR220B L vR220B L vR知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例3如圖所示,兩平行的足夠長光滑金屬導(dǎo)軌安裝在一光滑絕緣斜面上,導(dǎo)軌間距為l,導(dǎo)軌電阻忽略不計,導(dǎo)軌所在平面的傾角為,勻強磁場的寬度為d,磁感應(yīng)強度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面垂直向下.長度為2d的絕緣桿將導(dǎo)體棒和正方形的單匝線框連接在一起,總質(zhì)量為m,置于導(dǎo)軌上.導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流,方向如圖所示(由外接恒

12、流源產(chǎn)生,圖中未圖出).線框的邊長為d(d l),電阻為R,下邊與磁場區(qū)域上邊界重合.將裝置由靜止釋放,導(dǎo)體棒恰好運動到磁場區(qū)域下邊界處返回,導(dǎo)體棒在整個運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直.重力加速度為g.問:三、電磁感應(yīng)中的能量問題知識建構(gòu)技能建構(gòu)(1)裝置從釋放到開始返回的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少?知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)經(jīng)過足夠長時間后,線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離xm是多少?【名師點金】線框在磁場中運動,加速度不恒定,運動的速度不是線性變化,感應(yīng)電流及其所受的安培力不是線性變化,研究運動往往從能量的角度入手.(2)線框第一次向下運動即將離開磁場下邊界時線框上邊所受的安培力FA多大?

13、知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)設(shè)裝置由靜止釋放到導(dǎo)體棒運動到磁場下邊界的過程中,作用在線框上的安培力做功為W.由動能定理有:mgsin 4d+W-BIld=0且Q=-W解得Q=4mgdsin -BIld.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)設(shè)線框第一次向下運動剛離開磁場下邊界時的速度為v1,則接著又向下運動2d,由動能定理mgsin 2d-BIld=0-m 得v1= 安培力FA=BId=Bd= =.1221v2BIld4mgdsinm1BdvR221B d vR22B dR2BIld4mgdsinm知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)經(jīng)過足夠長時間后,線框在磁場下邊界與最大距離之間往復(fù)運動.由動能定理mgsin xm

14、-BIl(xm-d)=0解得xm=.【答案】(1)4mgdsin -BIldBIldBIlmgsin(2) 22B dR2BIld4mgdsinm(3) BIldBIlmgsin知識建構(gòu)技能建構(gòu)方法概述電磁感應(yīng)中的能量問題:從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手,運用動能定理或能量守恒定律.基本思路:受力分析弄清哪些力做功,做正功還是負(fù)功明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化,哪增哪減由動能定理或能量守恒定律列方程求解.能量轉(zhuǎn)化特點:其他能(如:機械能) 電能 內(nèi)能(焦耳熱)知識建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練2 (2011年溫州模擬)如圖所示,AB、CD為兩個平行的水平光滑金屬導(dǎo)軌,處在方向豎直向下,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,A

15、B、CD間距為L,左右兩端均接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m長為L且不計電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動系統(tǒng),開始時,彈簧處于自然長度,導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0,經(jīng)過一段時間,導(dǎo)體棒MN第一次運動到最左端,這一過程中AC間的電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,則( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)A.初始時刻棒所受的安培力大小為2 B.從初始時刻至棒第一次到達(dá)最左端的過程中,整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為 C.當(dāng)棒第一次到達(dá)最左端時,彈簧具有的彈性勢能為m-2QD.當(dāng)棒再次回到初始位置時,AC間電阻R的熱功率為 220B L vR23Q1220v2220B L vR知識建構(gòu)技能建構(gòu)【

16、規(guī)范全解】初始時刻感應(yīng)電流I=,棒所受的安培力BIL=2,則A正確;從初始時刻至棒第一次到達(dá)最左端的過程中,AC和BD 產(chǎn)生的焦耳熱相等,整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為2Q,則B錯誤;當(dāng)棒第一次到達(dá)最左端的過程,由動能定理-W彈力-2Q=-m,則彈簧具有的彈性勢能W彈力為m-2Q,則C正確;當(dāng)棒再次回到初始位置時,速度小于v0,AC間電阻R的熱功率小于,則D錯誤.【答案】AC 02BLvR220B L vR1220v1220v2220B L vR知識建構(gòu)技能建構(gòu) 例4在水平桌面上,一個圓形金屬框置于勻強磁場B1中,線框平面與磁場垂直,圓形金屬框與一個水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒ab,

17、導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒處于另一勻強磁場B2中,該磁場的磁感應(yīng)強度恒定,方向垂直導(dǎo)軌平面向下,如圖甲所示.磁感應(yīng)強度B1隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,01.0 s內(nèi)磁場方向垂直線框平面向下.若導(dǎo)體棒始終保持靜止,并設(shè)向右為靜摩擦力的正方向,則導(dǎo)體所受的摩擦力f隨時間變化的圖象是圖丙中的( )四、電磁感應(yīng)的圖象問題探究知識建構(gòu)技能建構(gòu)知識建構(gòu)技能建構(gòu)【名師點金】根據(jù)B1-t圖,結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律可以畫出I-t圖象,再轉(zhuǎn)換到安培力BIL隨時間t的圖象,根據(jù)二力平衡,最后確定摩擦力f時間t的圖象.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】01 s,根據(jù)楞次定律可得,棒中電流由b到a,對棒由左手定

18、則可知其受到的安培力向左,故摩擦力向右;1 s2 s,無電流;同理可知,2 s3 s,棒所受安培力向右,摩擦力向左,故D對.【答案】D方法概述圖象問題綜合了法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、閉合電路的歐姆定律和力學(xué)規(guī)律,能力要求高.分析思路為:看清圖象的橫縱坐標(biāo);研究橫縱坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系,并轉(zhuǎn)換到題目中相關(guān)的物理量的變化上去(如:電流、磁感應(yīng)強度、速度等);結(jié)合函數(shù)關(guān)系,確定圖象的特征.知識建構(gòu)技能建構(gòu)變式訓(xùn)練3 (2011年鐵嶺模擬)如圖所示,一個水平放置的“”型光滑導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,ab是粗細(xì)、材料與導(dǎo)軌完全相同的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好.在外力作用下,導(dǎo)體棒以恒定速度v

19、向右平動,以導(dǎo)體棒在圖中所示位置的時刻作為計時起點,則回路中感應(yīng)電動勢E、感應(yīng)電流I、導(dǎo)體棒所受外力的功率P和回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時間變化的圖象中正確的是( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】導(dǎo)體棒以速度v勻速運動,感應(yīng)電動勢E=BLv,L隨時間均勻增大,則E-t為線性關(guān)系,A正確;感應(yīng)電流I= = = ,大小恒定,則B錯誤;導(dǎo)體棒所受外力等于安培力,即F=BIL,其功率P=Fv= ,L隨時間均勻增大,則P-t為線形關(guān)系,C正確;回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=Pt,則Q-t為非線形關(guān)系,D錯誤.【答案】ACBLvrBLvLLLcotsinSBSv1(1cot)sin22B v SL知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真

20、題1 (2011年高考海南物理卷)如圖所示,EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界,其中EOEO,FOFO,且EOOF;OO為EOF的角平分線,OO間的距離為l;磁場方向垂直于紙面向里.一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿OO方向勻速通過磁場,t=0時刻恰好位于圖示位置.規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正,則下列關(guān)于感應(yīng)電流i與時間t的關(guān)系圖線中,可能正確的是( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析提示】把線框進(jìn)入有界磁場轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒切割磁感線的情況,即應(yīng)用右手定則研究電流方向,應(yīng)用E=BLv計算感應(yīng)電動勢的大小.【命題分析】本題考查了電磁感應(yīng)圖象問題,涉及楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)

21、范全解】根據(jù)楞次定律,線圈中的電流先是逆時針,可以排除C項與D項.在整個運動過程中,線圈的左、右兩條邊在切割磁感線,一開始是左面一條邊在切割磁感線,且有效長度越來越長,向左運動后有效長度保持l不變,等到左邊逐步移出磁場時,右邊逐步進(jìn)入磁場,切割磁感線的有效長度未變,等到右邊開始移出.【答案】B2l知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測1 (2011年北京豐臺模擬)如圖所示,勻強磁場中有兩條水平放置的電阻可忽略的光滑平行金屬軌道,軌道左端接一個阻值為R的電阻,R兩端與電壓傳感器相連.一根導(dǎo)體棒(電阻為r)垂直軌道放置,從t=0時刻起對其施加一向右的水平恒力F,使其由靜止開始向右運動.用電壓傳感器瞬時采集電阻R

22、兩端的電壓U,并用計算機繪制出Ut圖象.若施加在導(dǎo)體棒上的水平恒力持續(xù)作用一段時間后撤去,那么計算機繪制的圖象可能是( )知識建構(gòu)技能建構(gòu)【解析】對導(dǎo)體棒,有外力F作用時,加速度a1= ,做加速度越來越小的加速運動,電壓傳感器讀數(shù)U= ,可見電壓增大,但斜率越來越小;撤去外力F作用后,加速度a2= ,做加速度越來越小的減速運動,電壓傳感器讀數(shù)U= ,可見電壓減小,但斜率越來越22B L vFrRmBLRvrR22B L vrRmBLRvrR小,則答案A正確.【答案】A知識建構(gòu)技能建構(gòu)高考真題2 (2011年高考天津理綜卷)如圖所示,兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距l(xiāng)=0.5 m,其電

23、阻不計,兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置,每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸,已知兩棒質(zhì)量均為m=0.02 kg,電阻均為R=0.1 ,整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=0.2 T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下,沿導(dǎo)軌向上勻速運動,而棒cd恰好能夠保持靜止.取g=10 m/s2,問:知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)棒ab受到的力F多大?(1)通過棒cd的電流I是多少,方向如何?(3)棒cd每產(chǎn)生Q=0.1 J的熱量,力F做的功W是多少?知識建構(gòu)技能建構(gòu)【命題分析】本題考查了電磁感應(yīng)動力學(xué)問題和能量問題,對考生分析推理、綜合應(yīng)用

24、的能力要求較高.【解析提示】從狀態(tài)明確的兩棒(ab 勻速運動和cd 靜止)受力研究出發(fā),從而研究感應(yīng)電流、運動速度、做功等問題.知識建構(gòu)技能建構(gòu)【規(guī)范全解】(1)棒cd受到的安培力Fcd=IlB棒cd在共點力作用下平衡,則:Fcd=mgsin 30代入數(shù)據(jù)解得:I=1 A根據(jù)楞次定律可知,棒cd中的電流方向由d至c.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等,即:Fab=Fcd 對棒ab,由共點力平衡知:F=mgsin 30+IlB代入數(shù)據(jù)解得:F=0.2 N.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)設(shè)在時間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q=0.1 J熱量,由焦耳定律知:Q=I2Rt設(shè)棒ab勻速運動的速度大小為v

25、,其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=Blv由閉合電路歐姆定律知:I= 由運動學(xué)公式知在時間t內(nèi),棒ab沿導(dǎo)軌的位移為:x=vt力F做的功為:2ER知識建構(gòu)技能建構(gòu)W=Fx綜合上述各式,代入數(shù)據(jù)解得:W=0.4 J.【答案】(1)1 A電流方向由d至c(2)0.2 N (3)0.4 J知識建構(gòu)技能建構(gòu)考向預(yù)測2 如圖所示,兩條間距l(xiāng)=1 m的光滑金屬導(dǎo)軌制成傾角為37的斜面和水平面,上端用阻值為R=4 的電阻連接.在斜面導(dǎo)軌區(qū)域和水平導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于斜面和水平面的勻強磁場B1 和B2,且B1=B2=0.5 T.ab和cd是質(zhì)量均為m=0.1 kg,電阻均為r=4 的兩根金屬棒,ab置于斜面導(dǎo)軌上,

26、cd置于水平導(dǎo)軌上,均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知t=0時刻起,cd棒在外力作用下開始水平向右運動(cd棒始終在水平導(dǎo)軌上運動),ab棒受到F=0.6-0.2t(N)沿斜面向上的力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài).不計導(dǎo)軌的電阻,試求:知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)分析并說明cd棒在磁場B2中做何種運動.(1)流過ab棒的電流Iab隨時間t變化的函數(shù)關(guān)系.(3)t=0時刻起,1 s內(nèi)通過cd棒的電量q.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(4)若t=0時刻起,1.2 s內(nèi)作用在cd棒上的外力做功W=16 J,則這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR多大?【解析】(1)ab棒處于平衡,則F+FA=mgsin 37FA=B1Iabl得Iab=0

27、.4t(A).知識建構(gòu)技能建構(gòu)(2)cd棒上電流Icd=2Iab=0.8t(A)則回路中電源電動勢E=Icd R總 cd棒切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=Blv聯(lián)立解得,cd棒的速度v=9.6t所以,cd棒做初速度為零的勻加速直線運動.知識建構(gòu)技能建構(gòu)(3)cd棒的加速度a=9.6 m/s2,1 s內(nèi)的位移s=at2=4.8 m根據(jù)=得q=t=0.4 C.12IER總R t總2B lsR t總I2B lsR總知識建構(gòu)技能建構(gòu)(4)t=1.2 s時,cd棒的速度v=at=11.52 m/s根據(jù)動能定理W-W安=mv2-0得1.2 s內(nèi)克服安培力做的功W安=9.36 J回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=W安=9.36 J電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR=1.56 J.【答案】(1)Iab=0.4t(A)126Q(2)cd棒做初速度為零的勻加速直線運動(3)0.4 C(4)1.56 J知識建構(gòu)技能建構(gòu)