鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应及其应用 分层作业10 电磁感应中的动力学问题.ppt

1234567891011解析分别画出金属杆进入磁场前、后的受力示意图。(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得ma=F-μmg设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为E=Blv1234567891011(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为F安=BlI因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得F-μmg-F安=0123456789101110.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨MO、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为l,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略,让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。1234567891011(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图。(2)在加速下滑过程中,求当ab杆的速度大小为v时,ab杆中的电流及其加速度的大小。(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。1234567891011(2)当ab杆速度大小为v时,感应电动势E=Blv,此时解析(1)ab杆受重力mg,支持力N,安培力F安。ab杆某时刻的受力如图所示。1234567891011123456789101111.磁悬浮列车的运动原理如图所示,在水平面上有两根水平长直平行导轨,导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2,B1和B2相互间隔,导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度沿导轨向右做匀速直线运动时,金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0.4m,两种磁场的宽度均为L2,L2=ab,B1=B2=1.0T。金属框的质量m=0.1kg,电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比,即f=kv,k=0.08kg/s,只考虑动生电动势。1234567891011(1)开始时金属框处于图示位置,判断此时金属框中感应电流的方向。(2)若磁场的运动速度始终为v0=10m/s,在金属框加速的过程中,某时刻金属框速度v1=7m/s,求此时金属框的加速度a1的大小。(3)若磁场的运动速度始终为v0=10m/s,则金属框的最大速度v2为多大?此时装置消耗的总功率为多大?1234567891011解析(1)磁场以恒定速度沿导轨向右做匀速直线运动,则由楞次定律可知金属框中感应电流的方向是abcda的方向。(2)根据楞次定律可知金属框与磁场同向运动,感应电动势E=2BL1(v0-v1)代入数据解得a1=4m/s2。1234567891011(3)当金属框有最大速度时做匀速运动,所受合外力为零2FA-kv2=0代入数据解得最大速度v2=8m/s装置消耗的功率分克服阻力做功的功率和电功率两部分,克服阻力做功的1234567891011代入数据解得P2=1.28W此时装置消耗的功率P=P1+P2=6.4W。答案(1)abcda的方向(2)4m/s2(3)8m/s6.4W1234567891011A组必备知识基础练1.如图所示,一足够长的平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度大小以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s,1W B.5m/s,1WC.7.5m/s,9W D.15m/s,9WB123456789101112345678910112.(多选)如图所示,一个边长为L的正方形线圈置于边界水平的匀强磁场上方L处,磁场宽也为L,方向垂直纸面向里,由静止释放线圈且线圈平面始终与磁