电磁感应中的动力学和能量问题(2)

2019-08-30 22:18

离开匀强磁场.此过程中v-t图象如图(b)所示,则

( )

(a) (b)

图9

A.t=0时,线框右侧边MN两端的电压为Bav0 B.在t0时刻线框的速度为v0-2Ft0/m

C.线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度大 D.线框完全离开磁场的瞬间位置3速度一定比t0时刻线框的速度小 10.如图10所示,水平放置的两根平行长直金属导轨的间距为d,

其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在方向竖直向上磁感 应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的 导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与 导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力

图10

F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程

( )

A.杆运动速度的最大值为

(F-μmg)RBdL

B.流过电阻R的电荷量为 22BdR+r

C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D.恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 二、非选择题

11.(2010·江苏单科·13)如图11所示,两足够长的光滑金属导轨竖直

放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导 轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐 减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良 好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求: (1)磁感应强度的大小B;

(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v; (3)流经电流表电流的最大值Im.

12.(2011·上海单科·32)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=

1.15 m,两导轨间距L=0.75 m,导轨倾角为30°,导轨上 端ab接一阻值R=1.5 Ω的电阻,磁感应强度B=0.8 T的 匀强磁场垂直轨道平面向上,如图12所示.阻值r=0.5

图12 图11

Ω,质量m=0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好,从轨道上端ab处由静止开始下滑

至底端,在此过程中金属棒产生的焦耳热Q1=0.1 J.(取g=10 m/s2)求: (1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安; (2)金属棒下滑速度v=2 m/s时的加速度a;

1

(3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下:由动能定理,WG-W安=mv2,

2m

?.由此所得结果是否正确?若正确,说明理由并完成本小题;若不正确,给出正确的解答. 13.如图13所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面 成θ角固定,轨间距为d.空间存在匀强磁场,磁场方向垂直 于轨道平面向上,磁感应强度为B.P、M间所接电阻阻值为 R.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其有效电阻为

图13

r.现从静止释放ab,当它沿轨道下滑距离s时,达到最大速度.若轨 道足够长且电阻不计,重力加速度为g.求: (1)金属杆ab运动的最大速度;

(2)金属杆ab运动的加速度为1

2gsin θ时,电阻R上的电功率;

(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功.

复习讲义

课堂探究

例1 (1)0.2 N (2)2 W 跟踪训练1 AD 例2 (1)见解析 (2)0.13 Ω

解析 (1)当MN棒匀速运动时,悬挂重物的细线的拉力与安培力及 摩擦力三力的合力为零;在达到稳定速度前,导体棒的加速度逐 渐减小,速度逐渐增大;安培力大小随时间变化的图象如图所 示,匀速运动时,由平衡条件可知mg=F安+μmg得F安=5 N. 跟踪训练2 BC

例3 (1)1 A 方向由d至c (2)0.2 N跟踪训练3 (1)匀加速运动 (2)0.3 Ω 分组训练 1.ACD 2.BC 3.AC

4.ABD

5.(1)mgR2L 2PP (2)mg 课进规范训练 1.A 2.D 3.C 4.B 5.BCD 6.C 7.B 8.B 9.B

10.BD 11.(1)mgI2Rmg2gh

IL (2)mg (3)IR 12.(1)0.4 J (2)3.2 m/s2 (3)见解析 13.(1)mg(R+r)sin θm2g2sin2 θR

B2d2 (2)4B2d2 m3(3)mgssin θ-g2(R+r)2sin2 θ

2B4d4

(3)0.4 J (3)0.5 s


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