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 电磁感应中的动力学问题 (3).ppt

针对训练1如图所示,abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,导轨间距为l,电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N,并与导轨成θ角。金属杆以ω的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直,转动过程中金属杆与导轨始终接触良好,金属杆单位长度的电阻为r。在金属杆转动过程中(A)A.M、N两点电势相等B.金属杆中感应电流的方向由N流向MC.电路中感应电流的大小始终为D.图示位置电路中感应电流的大小为解析根据题意可知,金属杆MN为电源,导轨为外电路,由于导轨电阻不计,外电路短路,M、N两点电势相等,故选项A正确;根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向是由M流向N,故选项B错误;由于切割磁场的金属杆长度逐渐变短,感应电动势逐渐变小,回路中的感应电流逐渐变小,故选项C错误;题图中位置感应电流大小为,故选项D错误。探究二导体框在磁场中运动的分析[情境探究]如图所示,虚线内有一匀强磁场区域,其平行边界宽度为2L,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外。abcd是由相同材料做成的矩形线框,ab=dc=2L,ad=bc=L,总电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。(1)cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时,ab两点间的电压分别为多大?(2)线框通过磁场的整个过程中线框中产生的焦耳热为多少?[知识归纳]电磁感应中导体框运动与电路知识的关系图[应用体验]典例2(多选)(2021全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示。不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是(AB)A.甲和乙都加速运动 B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动,乙减速运动 D.甲减速运动,乙加速运动针对训练2如图所示,一个各短边边长均为L,长边边长为3L的线框,匀速通过宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,线框沿纸面运动,开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合,此过程中右侧短边两端点a、b两点间电势差Uab随时间t变化关系图像正确的是(D)学以致用?随堂检测全达标1.如图所示,铝质圆盘可绕竖直轴转动,整个圆盘都处在竖直向下的匀强磁场之中,通过电刷在圆盘轴心与边缘之间接一个电阻R,在圆盘按图中箭头方向转动时,下列说法正确的有(B)A.圆盘上各点电势都相等B.圆盘边缘上各点电势都相等C.电阻R上的电流由a到bD.不发生电磁感应现象解析金属圆盘是由无数金属辐条组成的,故各金属辐条切割磁感线产生感应电动势,相当于电源,由右手定则可知电流由边缘流向中间,所以圆盘上各点的电势不相等,故选项A、D不符合题意;圆盘边缘处相当于各电源并联,各点的电势相等,故选项B符合题意;将金属圆盘看成由无数金属辐条组成,根据右手定则可知,电阻R上的电流由b到a,故选项C不符合题意。2.边界MN的一侧区域内,存在着磁感应强度大小为B、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场。边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀、三边阻值相等,a顶点刚好位于边界MN上,现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动,转动角速度为ω,如图所示,则在ab边开始转入磁场的瞬间ab两端的电势差Uab为(A)3.如图所示,在一匀强磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则(A)A.ef将减速向右运动,但不是匀减速B.ef将匀减速向右运动,最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将往返运动解析ef向右运动,切割磁感线,产生感应电动势和感应电流,由左手定则知,ef受到向左的安培力而做减速运动,直到停止,由F=BIl==ma知,ef做的是加速度减小的减速运动,故A正确。4.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面