高三物理一輪復習 第九章 電磁感應 28 電磁感應定律的綜合應用課件

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1、 基礎自主梳理 基礎自主梳理 要點研析突破電磁感應中的動力學分析及能量問題1.電磁感應中的動力學問題,其實質(zhì)是力和運動的關(guān)系問題,基本的分析思路是:(1)求感應電動勢的大小和方向; (2)求回路中的電流大小;(3)分析導體受力(包含安培力);(4)用牛頓運動定律、運動學公式等求解(列動力學方程或平衡方程).2.電磁感應中的能量問題,其實質(zhì)是功和能的關(guān)系問題.產(chǎn)生感應電流的過程,就是能量轉(zhuǎn)化的過程.電磁感應過程中必須有“外力”克服安培力做功,其他形式能轉(zhuǎn)化為電能.“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他能轉(zhuǎn)化為電能.感應電流通 過用電器,電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能.基本思路:分析導體棒或線框的運動

2、情況,看有哪些形式的能量在轉(zhuǎn)化,關(guān)注重力勢能、動能如何變化,用動能定理或能量守恒求解. 要點一 要點研析突破 要點研析突破例 1(2015 四 川 卷 )如 圖 所 示 ， 金 屬 導 軌 MNC和 PQD， MN與 PQ平 行 且 間 距 為 L，所 在 平 面 與 水 平 面 夾 角 為 ， N、 Q連 線 與 MN垂 直 ， M、 P間 接 有 阻 值 為 R的 電 阻 ；光 滑 直 導 軌 NC和 QD在 同 一 水 平 面 內(nèi) ， 與 NQ的 夾 角 都 為 銳 角 .均 勻 金 屬 棒 ab和 ef質(zhì) 量 均 為 m， 長 均 為 L， ab棒 初 始 位 置 在 水 平 導 軌

3、上 與 NQ重 合 ； ef棒 垂 直 放 在 傾斜 導 軌 上 ， 與 導 軌 間 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 (較 小 )， 由 導 軌 上 的 小 立 柱 1和 2阻 擋 而 靜止 .空 間 有 方 向 豎 直 的 勻 強 磁 場 (圖 中 未 畫 出 ).兩 金 屬 棒 與 導 軌 保 持 良 好 接 觸 .不 計 所有 導 軌 和 ab棒 的 電 阻 ， ef棒 的 阻 值 為 R， 最 大 靜 摩 擦 力 與 滑 動 摩 擦 力 大 小 相 等 ， 忽略 感 應 電 流 產(chǎn) 生 的 磁 場 ， 重 力 加 速 度 為 g. (1)若 磁 感 應 強 度 大 小 為 B， 給 ab棒

4、 一 個 垂 直 于 NQ、 水 平 向 右的 速 度 v1， 在 水 平 導 軌 上 沿 運 動 方 向 滑 行 一 段 距 離 后 停 止 ，ef棒 始 終 靜 止 ， 求 此 過 程 ef棒 上 產(chǎn) 生 的 熱 量 ；(2)在 (1)問 過 程 中 ， ab棒 滑 行 距 離 為 d， 求 通 過 ab棒 某 橫 截 面 的 電 量 ；(3)若 ab棒 以 垂 直 于 NQ的 速 度 v2在 水 平 導 軌 上 向 右 勻 速 運 動 ， 并 在 NQ位 置時 取 走 小 立 柱 1和 2， 且 運 動 過 程 中 ef棒 始 終 靜 止 .求 此 狀 態(tài) 下 最 強 磁 場 的 磁感

5、應 強 度 及 此 磁 場 下 ab棒 運 動 的 最 大 距 離 .思 維 導 引 ab棒 向 右 運 動 時 直 至 靜 止 時 ， 損 失 的 動 能 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 ， 散 失 在哪 些 地 方 ？ 如 何 求 解 電 磁 感 應 現(xiàn) 象 中 流 過 某 橫 截 面 的 電 量 ？ 取 走 小 立柱 后 ， ef棒 變 哪 幾 個 力 ， 其 平 衡 條 件 是 什 么 ？ ab棒 所 產(chǎn) 生 的 電 動 勢 恒 定嗎 ？ 要點研析突破解 析 ： (1)設 ab棒 的 初 動 能 為 Ek， ef棒 和 電 阻 R在 此 過 程 產(chǎn) 生 的 熱 量 分 別 為 W和 W1，有W+W

6、1=Ek且 W=W1 由 題 有 得 2)設 在 題 設 過 程 中 ， ab棒 滑 行 時 間 為 t， 掃 過 的 導 軌 間 的 面 積 為S， 通 過 S的 磁 通 量 為 ， ab棒 產(chǎn) 生 的 電 動 勢 為 E， ab棒 中 的電 流 為 I， 通 過 ab棒 某 橫 截 面 的 電 量 為 q， 則E=/t且 =BSI=q/t又 有 I=2E/R由 圖 所 示 S=d(L-dcot )聯(lián) 立 ， 解 得 q=2Bd(L-dcot )R 要點研析突破(3)ab棒 滑 行 距 離 為 x時 ,ab棒 在 導 軌 間 的 棒 長 Lx為 Lx=L-2xcot 此 時 ， ab棒 產(chǎn)

7、生 電 動 勢 Ex為流 過 ef棒 的 電 流 Ix為 Ix=Ex/Ref棒 所 受 安 培 力 Fx為 Fx=BIxL聯(lián) 立 ， 解 得由 式 可 得 ， F x在 x=0和 B為 最 大 值 Bm時 有 最 大 值 F1.由 題 知 ， ab棒 所 受 安 培 力 方 向 必 水 平 向 左 ， ef棒 所 受 安 培 力 方 向 必 水 平 向 右 ， 使F1為 最 大 值 的 受 力 分 析 如 圖 所 示 ， 圖 中 fm為 最 大 靜 摩 擦 力 ， 有 要點研析突破F1cos =mgsin +(mgcos +F1sin )聯(lián) 立 ， 得式 就 是 題 目 所 求 最 強 磁 場

8、 的 磁 感 應 強 度 大 小 ， 該 磁 場 方 向 可 豎 直 向上 ， 也 可 豎 直 向 下 由 式 可 知 ， B為 Bm時 ， Fx隨 x增 大 而 減 小 ， x為 最大 x m時 ， Fx為 最 小 值 F2， 如 圖 3可 知答 案 ： 感 悟 提 升 ： 導 體 棒 運 動 的 動 力 學 分 析 過 程 ， 一 般 包 括 “ 三 個 電 學 方程 、 一 個 力 學 方 程 ” .三 個 電 學 方 程 為 感 應 電 動 勢 的 計 算 、 感 應 電 流的 計 算 、 安 培 力 的 計 算 ;一 個 力 學 方 程 為 牛 頓 第 二 定 律 或 平 衡 方 程

9、 .安 培 力 的 大 小 與 導 體 棒 的 速 度 大 小 有 直 接 關(guān) 系 ， 因 此 ， 對 導 體 棒 運動 狀 態(tài) 分 析 的 關(guān) 鍵 在 于 安 培 力 大 小 變 化 的 分 析 .在 計 算 感 應 過 程 中 產(chǎn) 生 的 電 能 時 不 能 用 感 應 電 動 勢 (或 電 流 )的 平 均值 .當 感 應 電 動 勢 (或 電 流 )大 小 恒 定 時 ， 電 能 的 計 算 還 可 以 利 用 (適 用 于 純 電 阻 電 路 ). 要點研析突破1.(多 選 )(2016 金 華 十 校 元 月 統(tǒng) 一 調(diào) 研 )兩 根 足 夠 長 的 光 滑 導 軌 豎 直 放 置

10、 ， 間 距 為L， 頂 端 接 阻 值 為 R的 電 阻 .質(zhì) 量 為 m、 電 阻 為 r的 金 屬 棒 在 距 磁 場 上 邊 界 某 處 由 靜止 釋 放 ， 金 屬 棒 和 導 軌 接 觸 良 好 ， 導 軌 所 在 平 面 與 磁 感 應 強 度 為 B的 勻 強 磁 場 垂直 ， 如 圖 所 示 ， 不 計 導 軌 的 電 阻 ， 重 力 加 速 度 為 g， 則 ( )A.金 屬 棒 在 磁 場 中 運 動 時 ， 流 過 電 阻 R的 電 流 方 向 為 a bB.金 屬 棒 的 速 度 為 v時 ， 金 屬 棒 所 受 的 安 培 力 大 小 為 C.金 屬 棒 的 最 大

11、 速 度 為D.金 屬 棒 以 穩(wěn) 定 的 速 度 下 滑 時 ， 電 阻 R的 熱 功 率 為 R 要點研析突破解 析 ： 金 屬 棒 在 磁 場 中 向 下 運 動 時 ， 由 楞 次 定 律 知 ， 流 過 電 阻 R的電 流 方 向 為 b a， 選 項 A錯 誤 ； 金 屬 棒 的 速 度 為 v時 ， 金 屬 棒 中 感應 電 動 勢 E=BLv， 感 應 電 流 I=E/(R+r)， 所 受 的 安 培 力 大 小 為F=BIL= ， 選 項 B正 確 ； 當 安 培 力 F=mg時 ， 金 屬 棒 下 落速 度 最 大 ， 金 屬 棒 的 最 大 速 度 為 v= ， 選 項

12、C錯 誤 ；金 屬 棒 以 穩(wěn) 定 的 速 度 下 滑 時 ， 電 阻 R和 r的 總 熱 功 率 為 P=mgv= (R+r),電 阻 R的 熱 功 率 為 R， 選 項 D正 確 . 答 案 ： BD 要點研析突破2.(2015 天 津 卷 )如 圖 所 示 ， “ 凸 ” 字 形 硬 質(zhì) 金 屬 線 框 質(zhì) 量 為 m， 相 鄰 各 邊 互 相 垂直 ， 且 處 于 同 一 豎 直 平 面 內(nèi) ， ab邊 長 為 l， cd邊 長 為 2l， ab與 cd平 行 ， 間 距 為 2l.勻強 磁 場 區(qū) 域 的 上 下 邊 界 均 水 平 ， 磁 場 方 向 垂 直 于 線 框 所 在 平

13、 面 .開 始 時 ,cd邊 到 磁場 上 邊 界 的 距 離 為 2l， 線 框 由 靜 止 釋 放 ， 從 cd邊 進 入 磁 場 直 到 ef、 pq邊 進 入 磁 場前 ， 線 框 做 勻 速 運 動 .在 ef、 pq邊 離 開 磁 場 后 ， ab邊 離 開 磁 場 之 前 ， 線 框 又 做 勻 速運 動 .線 框 完 全 穿 過 磁 場 過 程 中 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 Q.線 框 在 下 落 過 程 中 始 終 處 于 原 豎 直平 面 內(nèi) ， 且 ab、 cd邊 保 持 水 平 ， 重 力 加 速 度 為 g.求 ：(1)線 框 ab邊 將 離 開 磁 場 時 做 勻 速

14、 運 動 的速 度 大 小 是 cd邊 剛 進 入 磁 場 時 的 幾 倍 ； (2)磁 場 上 下 邊 界 間 的 距 離 H. 要點研析突破解 析 ： (1)設 磁 場 的 磁 感 應 強 度 大 小 為 B， cd邊 剛 進 入 磁 場 時 ， 線 框 做 勻 速 運 動的 速 度 為 v1， cd邊 上 的 感 應 電 動 勢 為 E1， 由 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 ， 有 E1=2Blv1設 線 框 總 電 阻 為 R， 此 時 線 框 中 電 流 為 I1， 由 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 ， 有 I1= E1 /R設 此 時 線 框 所 受 安 培 力 為 F1，

15、 有F1=2I1lB由 于 線 框 做 勻 速 運 動 ， 其 受 力 平 衡 ， 有mg=F 1由 式 得 v1= 設 ab邊 離 開 磁 場 之 前 ， 線 框 做 勻 速 運 動 的 速 度 為 v2， 同 理 可 得 v2= 由 式 得 v2=4v1 要點研析突破(2)線 框 自 釋 放 直 到 cd邊 進 入 磁 場 前 ， 由 機 械 能 守 恒 定 律 ， 有2mgl=1/2mv12線 框 完 全 穿 過 磁 場 的 過 程 中 ， 由 能 量 守 恒 定 律 ， 有mg(2l+H)=1/2mv22-1/2mv12+Q由 式 得 H=Q/(mg)+28l答 案 ： (1)4 (2

16、)Q/(mg)+28l 要點研析突破電磁感應中的電路問題在電磁感應過程中,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢,該導體或回路相當于電源.因此,電磁感應問題往往又和電路問題聯(lián)系在一起.解決此類問題的基本思想是將電磁感應問題轉(zhuǎn)化為直流電路的分析與計算問題. 基本思路:(1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向;(2)弄清電路結(jié)構(gòu),必要時畫出等效電路圖;(3)運用歐姆定律,串、并聯(lián)電路等規(guī)律求解路端電壓、電功率等問題.弄清楚電路結(jié)構(gòu),正確區(qū)分內(nèi)電路和外電路,弄清楚感應電動勢和路端電壓的關(guān)系是分析問題的關(guān)鍵.在金屬棒切割磁感線運動的同時,磁感應強度還隨時間變化時,

17、可能產(chǎn)生兩個感應電動勢,此時整個回路中的電動勢為 這兩個電動勢的和(方向相同時)或差(方向相反時).如果兩個金屬棒同時做切割磁感線運動,也會產(chǎn)生兩個感應電動勢,回路中的總電動勢也是兩個電動勢的和或差. 要點二 要點研析突破 要點研析突破 要點研析突破 要點研析突破3.(2016 西 安 三 校 聯(lián) 合 模 考 )在 同 一 水 平 面 中 的 光 滑 平 行 導 軌 P、 Q相 距 l 1 m，導 軌 左 端 接 有 如 圖 所 示 的 電 路 .其 中 水 平 放 置 的 兩 平 行 板 電 容 器 兩 極 板 M、 N間 距d 10 mm， 定 值 電 阻 R1 R2 12 ， R3 2

18、， 金 屬 棒 ab的 電 阻 r 2 ， 其 他 電阻 不 計 ， 磁 感 應 強 度 B 0.5 T的 勻 強 磁 場 豎 直 穿 過 導 軌 平 面 ， 當 金 屬 棒 ab沿 導 軌向 右 勻 速 運 動 時 ， 懸 浮 于 電 容 器 兩 極 板 之 間 ， 質(zhì) 量 m 1 10-14 kg， 電 荷 量 q -1 10 -14 C的 微 粒 恰 好 靜 止 不 動 .已 知 g 10 m/s2， 在 整 個 運 動 過 程 中 金 屬 棒 與 導軌 接 觸 良 好 ， 且 運 動 速 度 保 持 恒 定 .試 求 ：(1)勻 強 磁 場 的 方 向 ；(2)ab兩 端 的 電 壓

19、；(3)金 屬 棒 ab運 動 的 速 度 . 解 析 ： (1)微 粒 受 到 重 力 和 電 場 力 而 靜 止 ， 因 重 力 豎 直 向 下 ， 則 電 場 力 豎 直 向上 ， 故 M板 帶 正 電 .ab棒 向 右 切 割 磁 感 線 產(chǎn) 生 感 應 電 動 勢 ， ab棒 等 效 于 電 源 ，其 a端 為 電 源 的 正 極 ， 等 效 電 路 如 圖 所 示 ：由 右 手 定 則 可 判 斷 ， 勻 強 磁 場 方 向 豎 直 向 下 .(2)微 粒 受 到 重 力 和 電 場 力 而 靜 止 ， 則 有R3兩 端 電 壓 與 電 容 器 兩 端 電 壓 相 等 ， 由 歐

20、姆 定 律 得 通 過 R 3的 電 流I=UMN/R3=0.05 Aab棒 兩 端 的 電 壓 為 (3)由 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 得 感 應 電 動 勢 E=Blv， 由 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 得E=Uab+Ir=0.5 V,聯(lián) 立 可 得 v=E/(Bl)=1 m/s.答 案 ： (1)豎 直 向 下 (2)0.4 V (3)1 m/s 要點研析突破4.(2016?？谝恢须A段性教學檢測)如圖所示，有一寬L0.4 m的矩形金屬框架水平放置，框架兩端各接一個阻值R02 的電阻，框架的其他部分電阻不計，框架足夠長.垂直金屬框平面有一豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B1.0

21、 T.金屬桿ab質(zhì)量m0.1 kg，電阻r1.0 ，桿與框架接觸良好，且與框架間的摩擦力不計.當桿受一水平恒定拉力F作用，由靜止開始運動，經(jīng)一段時間后電流表的示數(shù)穩(wěn)定在0.6 A.已知在金屬桿加速過程中每個電阻R 0產(chǎn)生的熱量Q00.2 J.求：(1)電路中產(chǎn)生的最大感應電動勢；(2)水平拉力F的大?。?3)在加速過程中金屬桿的位移大小. 要點研析突破解析：(1)桿ab切割磁感線時，等效電路圖如圖所示桿加速過程感應電動勢一直在增加，當穩(wěn)定時最大，I=0.6 A,I總=2I=1.2 AR外=R0/2=1 根據(jù)閉合電路歐姆定律：Em=I總(R外+r)=1.2(1+1) V=2.4 V(2)電流表示

22、數(shù)穩(wěn)定時，ab桿勻速運動有F=F 安根據(jù)安培力公式F安=BI總L所以F=1.01.20.4 N=0.48 N (3)最 大 速 度 vm=Em/BL=2.4/(1.0 0.4 )m/s=6 m/s安 培 力 做 的 功 W安 =-Q=-(2Q0+Qr)因 為 所 以 Qr 2Q0,所 以 W安 =-0.8 J根 據(jù) 動 能 定 理 ： WF+W 安 =1/2mvm2-0所 以 WF=12 0.1 62+0.8 J=2.6 J又 因 為 WF=Fx所 以 x=WF/F=2.60.48 m 5.4 m答 案 ： (1)2.4 V (2)0.48 N (3)5.4 m 要點研析突破電磁感應中的圖象問

23、題與電磁感應有關(guān)的圖象,一般為B t圖、 t圖、E t圖、I t圖、F t圖,也有感應電動勢E和感應電流I隨位移x變化的圖象,即E x圖、I x圖 等. 1.電磁感應中的圖象問題是近年來高考考查的重點題型,大體分為兩類: (1)由給定的電磁感應過程選出或畫出圖象;(2)由給定的圖象分析電磁感應過程,求解相應的物理量.2.求解電磁感應圖象問題的基本思路是:(1)利用右手定則、左手定則、 楞次定律判斷方向(即縱坐標的正負);(2)用法拉第電磁感應定律判斷圖線形狀.必要時要和電路知識相結(jié)合,如判斷路端電壓等. 要點三 要點研析突破如圖所示,LOM為一45角折線,折線內(nèi)有一方向垂直于紙面向里的勻強磁場

24、,一邊長為l的正方形導線框沿垂直于OM的方向以速度v做勻速直線運動,在t=0時刻恰好位于圖中所示位置.以逆時針方向為導線框中電流的正方向,在下面四幅圖中能 夠正確表示電流時間(I t)關(guān)系的是(時間以vl為單位)( ) 要點研析突破 要點研析突破5.(2016 湖 南 四 校 元 月 聯(lián) 考 )如 圖 甲 所 示 ， 在 豎 直 平 面 內(nèi) 有 四 條 間 距 相 等 的 水 平 虛線 L1、 L2、 L3、 L4， 在 L1與 L2、 L3與 L4之 間 均 存 在 著 勻 強 磁 場 ， 磁 感 應 強 度 的 大 小為 1 T， 方 向 垂 直 于 豎 直 平 面 向 里 .現(xiàn) 有 一

25、矩 形 線 圈 abcd， 寬 度 cd L 0.5 m， 質(zhì) 量為 0.1 kg， 電 阻 為 2 ， 將 其 從 圖 示 位 置 (cd邊 與 L1重 合 )由 靜 止 釋 放 ， 速 度 隨 時 間 變化 的 圖 象 如 圖 乙 所 示 ， t1時 刻 cd邊 與 L2重 合 ， t2時 刻 ab邊 與 L3重 合 ， t3時 刻 ab邊 與L 4重 合 ， t2 t3之 間 的 圖 線 為 與 t軸 平 行 的 直 線 ， t1 t2之 間 和 t3之 后 的 圖 線 均 為 傾 斜直 線 ， 已 知 t1 t2的 時 間 間 隔 為 0.6 s， 整 個 運 動 過 程 中 線 圈

26、始 終 位 于 豎 直 平 面內(nèi) .(重 力 加 速 度 g取 10 m/s2)則 ( ) 要點研析突破A.在 0 t1時 間 內(nèi) ， 通 過 線 圈 的 電 荷 量 為 2.5 CB.線 圈 勻 速 運 動 的 速 度 為 8 m/sC.線 圈 的 長 度 ad 1 mD.0 t3時 間 內(nèi) ， 線 圈 產(chǎn) 生 的 熱 量 為 4.2 J解 析 ： t2 t3時 間 內(nèi) ， 線 圈 做 勻 速 直 線 運 動 ， 而 E BLv2， F BELR， F mg， 解得 v 2 8m/s， 選 項 B正 確 ;線 圈 在 cd邊 與 L2重 合 到 ab邊 與 L3重 合 的 過 程 中 一直

27、做 勻 加 速 運 動 ， 則 ab邊 剛 進 磁 場 時 ， cd邊 也 剛 進 磁 場 ， 設 磁 場 寬 度 為 d， 則 3d v2t-1/2gt2， 解 得 d 1 m， 則 ad邊 的 長 度 為 2 m， 選 項 C錯 誤 ;在 0 t3時 間 內(nèi) ， 由能 量 守 恒 定 律 ， 有 Q 5mgd-1/2mv22 1.8 J， 選 項 D錯 誤 ;在 0 t1時 間 內(nèi) ， 通 過 線圈 的 電 荷 量 q /R (BLd)/R 0.25 C， 選 項 A錯 誤 .答 案 ： B 要點研析突破6.如 圖 甲 所 示 ， 光 滑 導 軌 水 平 放 置 在 與 水 平 方 向 夾

28、 角 為 60 的 斜 向 下的 勻 強 磁 場 中 ， 勻 強 磁 場 的 磁 感 應 強 度 B隨 時 間 t的 變 化 規(guī) 律 如 圖 乙 所示 (規(guī) 定 斜 向 下 為 正 方 向 )， 導 體 棒 ab垂 直 導 軌 放 置 ， 除 電 阻 R的 阻 值 外 ，其 余 電 阻 不 計 ， 導 體 棒 ab在 水 平 外 力 F作 用 下 始 終 處 于 靜 止 狀 態(tài) .規(guī) 定a b的 方 向 為 電 流 的 正 方 向 ， 水 平 向 右 的 方 向 為 外 辦 F的 正 方 向 ， 則在 0t1時 間 內(nèi) ， 選 項 圖 中 能 正 確 反 映 流 過 導 體 棒 ab的 電 流

29、 i和 導 體 棒 ab所 受 水 平 外 力 F隨 時 間 t變 化 的 圖 象 是 ( ) 要點研析突破解析:閉合回路的面積不變，只有磁感應強度改變，由圖乙可知，在0t1時間內(nèi)，Bt圖象的斜率不變，故產(chǎn)生的感應電動勢恒定，感應電流的方向不變，根據(jù)楞次定律可判斷出，感應電流方向始終是由ba，即始終取負值，A、B兩項錯誤.因?qū)w棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止狀態(tài)，所以水平外力F與安培力F安沿水平方向的分力等大、反向，又因F 安=BIL B，根據(jù)左手定則可知，在0t0時間內(nèi)，F(xiàn)安的水平分力向右，在t0t1時間內(nèi)，F(xiàn)安的水平分力向左，故在0t0時間內(nèi)，水平外力F向左，在t0t1時間內(nèi)，水平外

30、力F向右，C項錯誤，D項正確.答案：D 速效提升訓練 速效提升訓練 速效提升訓練2.(2016 長 春 市 學 業(yè) 水 平 測 試 )如 圖 甲 所 示 ， 在 0 x 2L的 區(qū) 域 內(nèi) 存 在 著 勻 強 磁 場 ，磁 場 方 向 垂 直 于 xOy坐 標 系 平 面 (紙 面 )向 里 .具 有 一 定 電 阻 的 矩 形 線 框 obcd位 于 xOy坐 標 系 平 面 內(nèi) ， 線 框 的 ab邊 與 y軸 重 合 ， bc邊 長 為 L,設 線 框 從 t 0時 刻 起 在 外 力 作用 下 由 靜 止 開 始 沿 x軸 正 方 向 做 勻 加 速 運 動 ， 則 線 框 中 的 感

31、 應 電 流 i(取 逆 時 針 方 向的 電 流 為 正 )隨 時 間 t變 化 的 函 數(shù) 圖 像 可 能 是 圖 乙 中 的 ( ) 乙 速效提升訓練乙解 析 ： 由 于 v=at， 則 e=BLv=BLat,i e/R=(Blat)/R， 故 i先 隨 時 間 增加 線 框 全 部 進 入 磁 場 后 ， i=0.出 磁 場 時 ， 電 流 方 向 相 反 ， 電 流 更大 ， 且 與 時 間 呈 線 性 關(guān) 系 ， 故 D項 正 確 答 案 ： D 速效提升訓練 速效提升訓練 速效提升訓練4.(多 選 )(2015 上 海 卷 )如 圖 所 示 ， 光 滑 平 行 金 屬 導 軌 固

32、 定 在 水 平 面 上 ， 左 端 由 導線 相 連 ， 導 體 棒 垂 直 靜 置 于 導 軌 上 構(gòu) 成 回 路 .在 外 力 F作 用 下 ， 回 路 上 方 的 條 形 磁鐵 豎 直 向 上 做 勻 速 運 動 .在 勻 速 運 動 過 程 中 外 力 F做 功 WF， 磁 場 力 對 導 體 棒 做 功 W1，磁 鐵 克 服 磁 場 力 做 功 W2， 重 力 對 磁 鐵 做 功 WG， 回 路 中 產(chǎn) 生 的 焦 耳 熱 為 Q， 導 體棒 獲 得 的 動 能 為 Ek.則 ( )A.W 1=Q B.W2-W1=QC.W1=Ek D.WF+WG=Q+Ek解 析 :對 磁 鐵 F做

33、 正 功 、 重 力 做 負 功 、 磁 場 力 做 負 功 ， 磁 場 力 所 做 的 負 功 消 耗 磁 鐵的 能 量 轉(zhuǎn) 化 為 電 路 的 電 能 .電 路 中 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 焦 耳 熱 和 通 過 安 培 力 做 功 轉(zhuǎn) 化 為 導 體棒 的 動 能 .所 以 B、 C、 D三 項 正 確 .答 案 ： BCD 速效提升訓練5.(2015 海 南 卷 )如 圖 所 示 ， 兩 平 行 金 屬 導 軌 位 于 同 一 水 平 面 上 ， 相距 l， 左 端 與 一 電 阻 R相 連 ； 整 個 系 統(tǒng) 置 于 勻 強 磁 場 中 ， 磁 感 應 強 度大 小 為 B， 方 向 豎

34、 直 向 下 .一 質(zhì) 量 為 m的 導 體 棒 置 于 導 軌 上 ， 在 水 平外 力 作 用 下 沿 導 軌 以 速 率 v勻 速 向 右 滑 動 ， 滑 動 過 程 中 始 終 保 持 與導 軌 垂 直 并 接 觸 良 好 .已 知 導 體 棒 與 導 軌 間 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 ， 重 力加 速 度 大 小 為 g， 導 軌 和 導 體 棒 的 電 阻 均 可 忽 略 .求(1)電 阻 R消 耗 的 功 率 ；(2)水 平 外 力 的 大 小 . 速效提升訓練解 析 ： (1)導 體 棒 上 的 感 應 電 動 勢 為 E=Blv電 阻 R消 耗 的 功 率 為 P=E2/R

35、聯(lián) 立 式 得 P= (2)導 體 棒 所 受 到 的 導 軌 的 摩 擦 力 為f1=mg所 受 到 的 磁 場 施 加 的 安 培 力 為 f2=IBl式 中 I為 感 應 電 流 .由 于 導 體 棒 做 勻 速 直 線 運 動 ， 作 用 在 導 體 棒 上 的 外 力 F應 滿 足 力的 平 衡 條 件 F=f 1+f2由 歐 姆 定 律 得 E=IR聯(lián) 立 以 上 可 得 F=mg+ 答 案 ： (1) (2)mg+ 速效提升訓練6.如圖甲所示,相距為L的光滑平行金屬導軌水平放置,導軌一部分處在以OO為右邊界的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直導軌平面向下,導軌右側(cè)接有定值電阻R,導軌電阻忽略不計.在距邊界OO也為L處垂直導軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計的金屬桿ab.若ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運動3L距離,其速度位移關(guān)系圖象如圖乙所示.求 (1)此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1;(2)ab桿在剛要離開磁場時的加速度大小a. 速效提升訓練