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,其實質是力和運動的關系問題,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,其實質是功和能的關系問題.產生感應電流的過程,就是能量轉化的過程.電磁感應過程中必須有“外力”克服安培力做功,其他形式能轉化為電能.“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他能轉化為電能.感應電流通 過用電器,電能又轉化為其他形式的能.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化,關注重力勢能、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 ， 與 NQ的 夾 角 都 為 銳 角 .均 勻 金 屬 棒 ab和 ef質 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 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 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 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 化 為 熱 能 ， 散 失 在哪 些 地 方 ？ 如 何 求 解 電 磁 感 應 現 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 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 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 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

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 系 ， 因 此 ， 對 導 體 棒 運動 狀 態(tài) 分 析 的 關 鍵 在 于 安 培 力 大 小 變 化 的 分 析 .在 計 算 感 應 過 程 中 產 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 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 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 金 屬 線 框 質 量 為 m， 相 鄰 各 邊 互 相 垂直 ， 且 處 于 同 一 豎 直 平 面 內 ， 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 生 的 熱 量 為 Q.線 框 在 下 落 過 程 中 始 終 處 于 原 豎 直平 面 內 ， 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)弄清電路結構,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.弄清楚電路結構,正確區(qū)分內電路和外電路,弄清楚感應電動勢和路端電壓的關系是分析問題的關鍵.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 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 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海口一中階段性教學檢測)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，經一段時間后電流表的示數穩(wěn)定在0.6 A.已知在金屬桿加速過程中每個電阻R 0產生的熱量Q00.2 J.求：(1)電路中產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、數穩(wěn)定時，ab桿勻速運動有F=F 安根據安培力公式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 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 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 有 一

25、矩 形 線 圈 abcd， 寬 度 cd L 0.5 m， 質 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 .(重 力 加 速 度 g取 10 m/s2)則 ( ) 要點研析突破A.在 0 t1時 間 內 ， 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 ， 線 圈 產 生 的 熱 量 為 4.2 J解 析 ： t2 t3時 間 內 ， 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 ， 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 ， 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 ， 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，Bt圖象的斜率不變，故產生的感應電動勢恒定，感應電流的方向不變，根據楞次定律可判斷出，感應電流方向始終是由ba，即始終取負值，A、B兩項錯誤.因導體棒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，根據左手定則可知，在0t0時間內，F安的水平分力向右，在t0t1時間內，F安的水平分力向左，故在0t0時間內，水平外力F向左，在t0t1時間內，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 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 ， 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 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 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 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 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 化 為 電 路 的 電 能 .電 路 中 電 能 轉 化 為 焦 耳 熱 和 通 過 安 培 力 做 功 轉 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 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 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,其速度位移關系圖象如圖乙所示.求 (1)此過程中電阻R上產生的焦耳熱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