2016电磁感应规律的综合应用预案.ppt

【加固训练】如图所示,光滑斜面的倾角α=30°, 在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=1m, bc边的边长l2=0.6m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.1Ω, 线框通过细线与重物相连,重物质量M=2kg,斜面上ef(ef∥gh)的右 方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,如果线框从静止 开始运动,进入磁场的最初一段时间做匀速运动,ef和gh的距离s= 11.4m,(g取10m/s2),求： (1)线框进入磁场前重物的加速度。 (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v。 (3)ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t。 【解析】(1)线框进入磁场前,仅受到细线的拉力F,斜面的支持力和线框的重力,重物受到自身的重力和细线的拉力F′。对线框由牛顿第二定律得F-mgsinα=ma 对重物由牛顿第二定律得Mg-F′=Ma 又F=F′ 联立解得线框进入磁场前重物的加速度： a= =5m/s2。 (2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动,则重物受力平衡： Mg=F1 线框abcd受力平衡：F1=mgsinα+FA ab边进入磁场切割磁感线,产生的感应电动势E=Bl1v 回路中的感应电流为I= ab边受到安培力为FA=BIl1,联立解得 Mg=mgsinα+ 代入数据解得v=6m/s。 (3)线框abcd进入磁场前,做匀加速直线运动;进入磁场的过程中,做匀速直线运动;全部进入磁场后到运动至gh处,仍做匀加速直线运动。进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度大小相同,为a=5m/s2,该阶段的运动时间为 t1= =1.2s 进入磁场过程中匀速运动的时间t2= =0.1s 线框完全进入磁场后的受力情况同进入磁场前的受力情况相同,所以该阶段的加速度仍为a=5m/s2 由匀变速直线运动的规律得s-l2=vt3+ at32 解得t3=1.2s 因此ab边由静止开始运动到gh处所用的时间为 t=t1+t2+t3=2.5s。 考点3 电磁感应中的能量问题 1.能量转化过程： (1)导体切割磁感线或磁通量发生变化产生感应电流的过程就是机械能或其他形式的能转化成电能的过程。 (2)克服安培力做的功等于转化的电能,纯电阻电路中,电能以内能形式消耗。 2.选用解题规律： (1)动能定理：合外力(包含安培力)所做的功等于导体棒动能的增量。 (2)能量转化和守恒定律： ①判断选定的系统在某一过程中能量是否守恒。 ②分析该过程中能量形式,哪种能量增加,哪种能量减少。 ③增加的能量等于减少的能量。 【典例4】(2014·江苏高考)如图所示,在匀强磁 场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为 3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部 刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ。 (2)导体棒匀速运动的速度大小v。 (3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。 【解题探究】 (1)导体棒进入涂层之前做匀速运动的条件是什么? 提示：重力的分力与安培力平衡。 (2)导体棒进入涂层之后做匀速运动的条件是什么? 提示：重力的分力与摩擦力平衡。 (3)整个过程中机械能的损失有几部分? 提示：两部分。摩擦生热和焦耳热。 【解析】(1)在绝缘涂层上受力平衡mgsinθ=μmgcosθ 解得μ=tanθ　 (2分) (2)在光滑导轨上导体棒匀速运动,说明导体棒受力平衡,已知感应电动势E=BLv,感应电流I=　 (2分) 安培力F安=BIL,则有F安=mgsinθ,解得v=　 (2分) (3)由于摩擦生热,则Qf=μmgdcosθ 由能量守恒定律可得3mgdsinθ=Q+Qf+ mv2　 (2分) 解得Q=2mgdsinθ-　 (2分) 答案：(1)tanθ　(2) (3)2mgdsinθ- (2)圆盘逆时针转动切割磁感线产生感应电动势E= Br2ω,得 E=0.02ω 当ω=15rad/s时,E=0.3V; 当ω=45rad/s时,E=0.9V。 由于圆盘电阻忽略不计,故Ub=0.3V,Uc=0.9V。 (3)ab段：由右手定则,可判断加在P的电压是反向电压,故IP=