专题十 第三讲 电磁感应综合.ppt

* 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图9-3-1所示。整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求 (1)通过电阻R的感应电流的方向和大小； (2)外力的功率。 电磁感应中的力学问题 类型 “电—动—电”型 “动—电—动”型 示 意 图 棒ab长为L，质量为m， 电阻R； 导轨光滑，电阻不计. 棒ab长为L，质量为m， 电阻R； 导轨光滑，电阻不计 35.如图17所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距 为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角 为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平 面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平 行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻 值，不计其他电阻。 （1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑 时，求通过棒的电流I及棒的速率v。 （2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为 m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速 通过，求此时的Rx。 11.如图所示，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 体棒在距磁场上边界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. 电磁感应中能量转化问题 电磁感应中的能量转化问题 (1)电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用．因此要维持安培力存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．可以简化为下列形式． 同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能． (2)电能求解思路主要有两种： ①利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； ②利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能； (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。 ?重点辨析 电磁感应的能量转化符合能量守恒定律，克服安培力做功是把其他形式的能转化为电能，电能最终转化为焦耳热． 因此同一方程中，克服安培力做功，转化成的电能及产生的焦耳热不能同时出现． P89 左下 2. 【教师参考·备选题】如图所示，水平放置的光滑平行金属 导轨上有一质量为 m 的金属棒 ab.导轨的一端连接电阻 R，其他 电阻均不计，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨平面向下， 金属棒 ab 在一水平恒力 F 作用下由静止起向右运动．则( ) CD A．随着 ab 运动速度的增大，其加速度也增大 B．外力 F 对 ab 做的功等于电路中产生的电能 C．当 ab 做匀速运动时，外力 F 做功的 功率等于电路中的电功率 D．无论 ab 做何种运动，它克服安培力 做的功一定等于电路中产生的电能 求：(1)金属棒达到稳定时速度是多大？ (2)金属棒从静止达到稳定速度时所需的时间多长？ 35．（18）如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨 MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R的电阻，两导 轨相距为L，其间有竖直向下的匀强磁场。质量为m、 长度为L、电阻为R0的导体棒CD垂直于导轨放置，并接 触良好。在CD的中点处用大小为F平行于MN向右的水 平恒力啦CD从静止开始运动s的位移，导体棒CD的速 度恰好达到最大速度 。 （1）试判断通过电阻R的电流方向； （2）求磁场磁感应强度B的大小； （3）求此过程中电阻R上所产生的热量。 R O M P N C D B F (2014·江苏高考)如图9-4-5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