专题：电磁感应中的动力学和能量问题技朮方案.ppt

4．两大研究对象及其关系 电磁感应中导体棒既可看作电学对象(因为它相当于电源)，又可看作力学对象(因为感应电流产生安培力)，而感应电流I和导体棒的速度v则是联系这两大对象的纽带： 例1.如图所示，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长L1＝1m，bc边的边长L2＝0.6 m，线框的质量m＝1kg，电阻R＝0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M＝2kg，斜面上ef(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间做匀速运动，ef和gh的距离s＝11.4m，(取g＝10 m/s2)，求： 二、电磁感应中的能量问题 1．电磁感应中的能量转化 例2.间距为L＝2m的足够长的金属直角导轨如图4甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m＝0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路．杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd的电阻分别为R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整个装置处于磁感应强度大小为B＝0.50 T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出)．当ab在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动．测得拉力F与时间t的关系如图乙所示．g＝10m/s2. (1)求ab杆的加速度a. (2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小． (3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了5.2J的功，通过cd杆横截面的电荷量为2 C，求该过程中ab杆所产生的焦耳热． 3.如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R＝0.40Ω的电阻，质量为m＝0.01kg、电阻为r＝0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上．现使金属棒ab由静止开始下滑，其下滑距离与时间的关系如下表所示，导轨电阻不计，重力加速度g取10m/s2.试求： 2.安培力的方向判断 3.牛顿第二定律及功能关系 (1)线框进入磁场前重物的加速度； (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v； (3)ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t； (4)ab边运动到gh处的速度大小及在线框由静止开始运动到gh处的整个过程中产生的焦耳热． (1)线框进入磁场前重物的加速度 (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v (3)ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t (4)ab边运动到gh处的速度大小及在线框由静止开始运动到gh处的整个过程中产生的焦耳热 2．求解焦耳热Q的三种方法 分析：ab由静止开始运动，即t=0时F=1.5N FA=0. （ab匀加速运动） ×10-1 (2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小 × f mg FA N (3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了5.2J的功，通过cd杆横截面的电荷量为2C，求该过程中ab杆所产生的焦耳热 3.5 2.8 2.1 1.4 0.7 0.3 0.1 0 下滑距离s(m) 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 时间t(s) (1)当t＝0.7s时，重力对金属棒ab做功的功率； (2)金属棒ab在开始运动的0.7s内，电阻R上产生的焦耳热； (3)从开始运动到t＝0.4s的时间内，通过金属棒ab的电荷量． (1)当t＝0.7s时，重力对金属棒ab做功的功率 (2)金属棒ab在开始运动的0.7s内，电阻R上产生的焦耳热 (3)从开始运动到t＝0.4s的时间内，通过金属棒ab的电荷量 4.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为4π/9，磁场均沿半径方向．匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd＝L、bc＝ad＝2L.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc边和ad边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求： (1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em； (2)线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F； (3)外接电阻上电流的有效值I. 5．(单选)如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H＝4L/3高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为 (　　)． A．2mgL　 B.10mgL/3　 C．3mgL　 D.7mgL/3 6．(单选)如图所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角θ.在导轨的最上端M、P之间接有电