鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应及其应用 习题课 电磁感应中的能量和动量问题 (4).ppt

(1)求0~1s时间内通过cd棒的电流大小与方向。(2)假如在1s末,同时解除对ab棒和cd棒的锁定,稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度做匀速直线运动,求这一速度。(3)从解除ab棒和cd棒的锁定到ab棒和cd棒开始以相同的速度做匀速运动,ab棒产生的热量为多少?解析(1)0~1s时间内由于磁场均匀变化,根据法拉第电磁感应定律从ab棒刚到ef处至两棒达共同速度过程,由动量守恒定律得,m1v0=(m1+m2)v(3)对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速运动过程,由能量针对训练2(多选)如图所示,在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨,其间距为L,电阻不计。在虚线l1的左侧存在竖直向上的匀强磁场,在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场,两部分磁场的磁感应强度大小均为B。ad、bc两根电阻均为R的金属棒与导轨垂直,分别位于两磁场中,现突然给ad棒一个水平向左的初速度v0,在两棒达到稳定的过程中,下列说法正确的是()A.两金属棒组成的系统的动量守恒B.两金属棒组成的系统的动量不守恒C.ad棒克服安培力做功的功率等于ad棒的发热功率D.ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和BD解析开始时,ad棒以初速度v0切割磁感线,产生感应电动势,在回路中产生顺时针方向(俯视)的感应电流,ad棒因受到向右的安培力而减速,bc棒受到向右的安培力而向右加速;当两棒的速度大小相等,即两棒因切割磁感线而产生的感应电动势相等时,回路中没有感应电流,两棒各自做匀速直线运动;由于两棒所受的安培力都向右,两金属棒组成的系统所受合外力不为零,所以该系统的动量不守恒,选项A错误,B正确。根据能量守恒定律可知,ad棒动能的减小量等于回路中产生的热量和bc棒动能的增加量,由动能定理可知,ad棒动能的减小量等于ad棒克服安培力做的功,bc棒动能的增加量等于安培力对bc棒做的功,所以ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和,选项C错误,D正确。学以致用·随堂检测全达标12341.(多选)如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁,从离地面高h处由静止开始下落,最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直方向,并从圆环中心穿过圆环,而不与圆环接触。若不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.在磁铁下落的整个过程中,从上向下看圆环,圆环中的感应电流方向始终为逆时针B.在磁铁下落的整个过程中,从上向下看圆环,圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针C.磁铁在整个下落过程中,圆环对它的作用力方向始终竖直向上D.磁铁落地时的速率一定等于BC1234解析由楞次定律分析感应电流的方向,当磁铁靠近圆环时,取圆环为研究对象,原磁场方向向下,磁通量增加,为阻碍磁通量增加,感应电流产生的磁场方向向上,由安培定则可判断感应电流为逆时针方向,同理分析,当磁铁远离圆环时,感应电流为顺时针,故A不符合题意,B符合题意;磁铁在整个下落过程中,磁铁的机械能转化为电能,圆环对它的作用力做负功,所以作用力的方向始终竖直向上,C符合题意;因磁铁的机械能减少,所以落地时的速率小于,故D不符合题意。12342.如图所示,空间存在有水平边界、垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场边界上方l处有一个质量为m、电阻为R、边长为l的正方形线框,将线框由静止释放,线框始终不转动,线框下边框进入磁场Δt时间后线框上边框进入磁场,重力加速度为g,求:(1)线框下边框进入磁场时的速度。(2)线框上边框进入磁场时的速度。1234解析(1)线框下边框进入磁场前,线框做自由落体运动123412343.(2024云南昭通统考)如图所示,两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由圆弧部分与无限长的水平部分组成,圆弧部分与水平部分平滑连接,导轨间距为L,导轨水平部分存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R的金属棒ab静置于水平导轨上,另一质量为2m、电阻为2R的金属棒PQ从圆弧M处由静止释放,下滑至N处后进入水平导轨部分,M到N的竖直高度为h,重力加速度为g,金属棒PQ与金属棒ab始终与金属导轨垂直并接触良好,且两棒相距足够远。(1)求金属棒PQ滑到N处时速度v0的大小。(2)从释放金属棒PQ到金属棒ab速度达到的过程中,求金属棒PQ产生的热量及通过金属棒ab的电荷量q。1234解析(1)金属棒PQ下滑过程,根据动能定理有(2)金属棒PQ进入导轨水平部分后,金属棒ab与金属棒PQ所受安培力大小相等,方向相反,将两棒看