第12講電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用 知識(shí)脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 知識(shí)脈絡(luò)梳理 規(guī)律方法導(dǎo)引 1 知識(shí)規(guī)律 1 三定則 一定律 的應(yīng)用 安培定則 判斷運(yùn)動(dòng)電荷 電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向 左手定則 判斷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷 電流的作用力的方向 右手定則 判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向 楞次定律 判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向 2 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩種方法 E 用來(lái)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 E Blv 主要用來(lái)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 2 思想方法 1 物理思想 等效思想 守恒思想 2 物理方法 圖象法 轉(zhuǎn)換法 解析法 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題常以選擇題的形式考查物理量的定量關(guān)系 例1如圖所示 等腰直角三角形區(qū)域EFG內(nèi)有垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 直角邊EF長(zhǎng)度為2l 現(xiàn)有一電阻為R的閉合直角梯形導(dǎo)線框ABCD以速度v水平向右勻速通過(guò)磁場(chǎng) t 0時(shí)刻恰好位于圖示位置 即BC與EF在一條直線上 且C與E重合 規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正 則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線正確的是 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 答案C 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析線框CD邊切割磁感線的有效長(zhǎng)度均勻增大 初始時(shí)刻切割的有效長(zhǎng)度為零 則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流為零 排除選項(xiàng)D 線框ADC切割磁感線的有效長(zhǎng)度均勻增大 而AB邊切割磁感線 產(chǎn)生與ADC切割磁感線方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的有效長(zhǎng)度也增大 而且增大得快 如圖所示 所以回路總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷減小 但感應(yīng)電流方向與第一階段相同 排除選項(xiàng)A B 正確選項(xiàng)為C 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 思維導(dǎo)引 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 規(guī)律方法電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的求解方法 1 圖象選擇問(wèn)題 求解物理圖象的選擇題可用 排除法 即排除與題目要求相違背的圖象 留下正確圖象 也可用 對(duì)照法 即按照要求畫出正確的草圖 再與選項(xiàng)對(duì)照 解決此類問(wèn)題關(guān)鍵是把握?qǐng)D象特點(diǎn) 分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系 分析物理過(guò)程的變化或物理狀態(tài)的變化 2 圖象分析問(wèn)題 定性分析物理圖象 要明確圖象中的橫軸與縱軸所代表的物理量 弄清圖象的物理意義 借助有關(guān)的物理概念 公式 不變量和定律做出相應(yīng)判斷 在進(jìn)行有關(guān)物理圖象的定量計(jì)算時(shí) 要弄清圖象所揭示的物理規(guī)律及物理量間的函數(shù)關(guān)系 善于挖掘圖象中的隱含條件 明確圖象與坐標(biāo)軸所包圍的面積 圖象斜率 以及圖象的橫軸 縱軸的截距所表示的物理意義 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 拓展訓(xùn)練1 多選 2017 全國(guó)卷 兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直 邊長(zhǎng)為0 1m 總電阻為0 005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi) cd邊與磁場(chǎng)邊界平行 如圖甲所示 已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) cd邊于t 0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng) 線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示 感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正 下列說(shuō)法正確的是 A 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0 5TB 導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0 5m sC 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D 在t 0 4s至t 0 6s這段時(shí)間內(nèi) 導(dǎo)線框所受的安培力大小為0 1N BC 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析 cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線 產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 由右手定則可知 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外 故選項(xiàng)C正確 導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) 線框的邊長(zhǎng)l 0 1m 由E t 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 拓展訓(xùn)練2 2018 全國(guó)卷 如圖所示 在同一水平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域 區(qū)域?qū)挾染鶠閘 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 方向交替向上向下 一邊長(zhǎng)為l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng) 線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是 D 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析 在0 0 5l過(guò)程 前 后兩邊均切割磁感線 產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较?大小不變的電流 在0 5l l過(guò)程 前 后兩邊均切割磁感線 磁通量恒定不變 無(wú)電流產(chǎn)生 在l 1 5l過(guò)程 前 后兩邊均切割磁感線 產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?大小不變的電流 選項(xiàng)D正確 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題考查與牛頓第二定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題以及電磁感應(yīng)中的純力學(xué)問(wèn)題 計(jì)算題和選擇題都有可能出現(xiàn) 例2如圖甲所示 一個(gè)質(zhì)量m 0 1kg的正方形金屬框總電阻R 0 5 金屬框放在表面絕緣的斜面AA B B的頂端 金屬框上邊與AA 重合 自靜止開(kāi)始沿斜面下滑 下滑過(guò)程中穿過(guò)一段邊界與斜面底邊BB 平行 寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后滑至斜面底端 金屬框下邊與BB 重合 設(shè)金屬框在下滑過(guò)程中的速度為v 與此對(duì)應(yīng)的位移為x 那么v2 x圖象如圖乙所示 已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上 金屬框與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 斜面傾角 53 g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 1 金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)前的下滑加速度a和進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v1 2 金屬框經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力F安大小 3 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 思維導(dǎo)引 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 規(guī)律方法電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)綜合題的解題策略 1 分析 源 找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解電動(dòng)勢(shì)的大小和方向 2 分析 路 畫出等效電路圖 求解回路中的電流的大小及方向 3 分析 力 分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度 加速度的影響 從而推得對(duì)電流有什么影響 最后確定導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況 4 列 方程 列出牛頓第二定律或平衡方程求解 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 拓展訓(xùn)練3 2017 全國(guó)卷 如圖所示 在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直 金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS 一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi) 線框與導(dǎo)軌共面 現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng) 在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間 關(guān)于感應(yīng)電流的方向 下列說(shuō)法正確的是 A PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駼 PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较駽 PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较駾 PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较?D 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析 金屬桿從靜止開(kāi)始突然向右運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電流從無(wú)到有 根據(jù)右手定則可知 感應(yīng)電流的方向由Q指向P PQRS中的電流沿逆時(shí)針?lè)较?該感應(yīng)電流在金屬線框T中產(chǎn)生的磁通量向外 故穿過(guò)金屬線框T向里的磁通量減小 根據(jù)楞次定律 T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?D正確 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 拓展訓(xùn)練4如圖所示 凸 字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m 相鄰各邊互相垂直 且處于同一豎直平面內(nèi) ab邊長(zhǎng)為l cd邊長(zhǎng)為2l ab與cd平行 間距為2l 勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平 磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面 開(kāi)始時(shí) cd邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為2l 線框由靜止釋放 從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ef pq邊進(jìn)入磁場(chǎng)前 線框做勻速運(yùn)動(dòng) 在ef pq邊離開(kāi)磁場(chǎng)后 ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)之前 線框又做勻速運(yùn)動(dòng) 線框完全穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q 線框在下落過(guò)程中始終處于原豎直平面內(nèi) 且ab cd邊保持水平 重力加速度為g 求 1 線框ab邊將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍 2 磁場(chǎng)上下邊界間的距離H 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題經(jīng)常和閉合電路歐姆定律一起出題 考查電路中的能量轉(zhuǎn)換 計(jì)算題和選擇題都可能出現(xiàn) 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 例3如圖所示 平行金屬導(dǎo)軌與水平面間夾角均為37 導(dǎo)軌間距為1m 電阻不計(jì) 導(dǎo)軌足夠長(zhǎng) 兩根金屬棒ab和a b 的質(zhì)量都是0 2kg 電阻都是1 與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好 金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 25 兩個(gè)導(dǎo)軌平面處均存在著垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 圖中未畫出 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小相同 讓a b 固定不動(dòng) 將金屬棒ab由靜止釋放 當(dāng)ab下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí) 整個(gè)回路消耗的電功率為8W 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 1 求ab下滑的最大加速度 2 ab下落了30m高度時(shí) 其下滑速度已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定 則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量Q為多大 3 如果將ab與a b 同時(shí)由靜止釋放 當(dāng)ab下落了30m高度時(shí) 其下滑速度也已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定 則此過(guò)程中回路電流的發(fā)熱量Q 為多大 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 答案 1 4m s2 2 30J 3 75J 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析 1 當(dāng)ab棒剛下滑時(shí) ab棒的加速度有最大值a gsin gcos 4m s2 2 ab棒達(dá)到最大速度時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng) 有mgsin BIl mgcos 整個(gè)回路消耗的電功率P電 BIlvm mgsin mgcos vm 8W 則ab棒的最大速度為vm 10m s 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 3 由對(duì)稱性可知 當(dāng)ab下落30m穩(wěn)定時(shí)其速度為v a b 也下落30m 其速度也為v ab和a b 都切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 總電動(dòng)勢(shì)等于兩者之和 根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件 對(duì)ab棒受力分析 得mgsin BI l mgcos 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 思維導(dǎo)引 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 規(guī)律方法對(duì)于電磁感應(yīng)問(wèn)題中焦耳熱的計(jì)算 主要從以下三個(gè)角度入手 1 感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí) 產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功 即Q W安 2 感應(yīng)電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過(guò)電阻做的功 即Q I2Rt 3 感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過(guò)能量守恒定律列方程求解 要特別注意回路中某個(gè)元件的焦耳熱和回路總焦耳熱之間的關(guān)系 不能混淆 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 拓展訓(xùn)練5如圖所示 絕緣水平面內(nèi)固定有一間距d 1m 電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑矩形導(dǎo)軌AKDC 導(dǎo)軌兩端接有阻值分別為R1 3 和R2 6 的定值電阻 矩形區(qū)域AKFE NMCD范圍內(nèi)均有方向豎直向下 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B 1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 和 一質(zhì)量m 0 2kg 電阻r 1 的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上的AK與EF之間某處 在方向水平向右 大小F0 2N的恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 到達(dá)EF時(shí)導(dǎo)體棒ab的速度大小v1 3m s 導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng) 后 導(dǎo)體棒ab中通過(guò)的電流始終保持不變 導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好 空氣阻力不計(jì) 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 1 求導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)EF時(shí)的加速度大小a 2 求兩磁場(chǎng)邊界EF和MN之間的距離l 3 若在導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)MN時(shí)將恒力F0撤去 求導(dǎo)體棒ab能繼續(xù)滑行的距離s以及滑行該距離s的過(guò)程中整個(gè)回路產(chǎn)生的焦耳熱Q 答案 1 5m s2 2 1 35m 3 3 6m3 6J 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 解析 1 導(dǎo)體棒ab剛要到達(dá)EF時(shí) 在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1 Bdv1經(jīng)分析可知 此時(shí)導(dǎo)體棒ab所受安培力的方向水平向左 根據(jù)牛頓第二定律 有F0 BI1d ma1 解得a1 5m s2 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 2 導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng) 后 受到的安培力與F0平衡 做勻速直線運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體棒ab中通過(guò)的電流為I2 保持不變 則有F0 BI2d 設(shè)導(dǎo)體棒ab從EF運(yùn)動(dòng)到MN的過(guò)程中的加速度大小為a2根據(jù)牛頓第二定律 則有F0 ma2 導(dǎo)體棒ab在EF MN之間做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 命題熱點(diǎn)一 命題熱點(diǎn)二 命題熱點(diǎn)三 1 2 3 4 1 多選 2018 全國(guó)卷 如圖所示 兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上 其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接 另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路 將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方 開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài) 下列說(shuō)法正確的是 A 開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)B 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后 小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間 小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) AD 1 2 3 4 解析 如圖甲所示 閉合開(kāi)關(guān)瞬間右邊線圈有電流通過(guò) 左邊線圈磁通量增大 由楞次定律可知 增反減同 左邊線圈感應(yīng)磁場(chǎng)方向向左 根據(jù)右手螺旋定則可得鐵芯中電流方向?yàn)閺哪系奖?由此可得鐵芯上方磁場(chǎng)為垂直紙面向里 則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 故A項(xiàng)正確 1 2 3 4 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后電路穩(wěn)定 線圈中無(wú)磁通量變化 則直導(dǎo)線中無(wú)電流 小磁針恢復(fù)南北指向 故B C項(xiàng)錯(cuò)誤 如圖乙所示 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間 左邊線圈磁通量減小 由增反減同得其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右 由右手螺旋定則可得鐵芯中電流由北到南 鐵芯上方磁場(chǎng)為垂直紙面向外 則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 故D項(xiàng)正確 1 2 3 4 2 將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合電路 并固定在水平面 紙面 內(nèi) 回路的ab邊置于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中 回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng) 以向里為磁場(chǎng) 的正方向 其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示 用F表示ab邊受到的安培力 以水平向左為F的正方向 能正確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是 A 1 2 3 4 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可知電路中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅 根據(jù)左手定則 ab邊受到向右的安培力大小不變 本題只有選項(xiàng)A正確 1 2 3 4 3 如圖所示 區(qū)域是寬度l均為0 5m的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B 1T 方向相反 一邊長(zhǎng)l 0 5m 質(zhì)量m 0 1kg 電阻R 0 5 的正方形金屬線框abcd的ab邊緊靠磁場(chǎng)邊緣 在外力F的作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域 速度v0 10m s 在線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中 外力F所做的功為 A 5JB 7 5JC 10JD 15J D 1 2 3 4 解析 從ab進(jìn)入磁場(chǎng)到cd進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中 線圈產(chǎn)生的電能 J 由于力F做功等于產(chǎn)生的電能 所以外力F所做的功為15J 故選項(xiàng)D正確 1 2 3 4 4 2017 江蘇單科 如圖所示 兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi) 其右端接一阻值為R的電阻 質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上 其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向豎直向下 當(dāng)該磁場(chǎng)區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過(guò)金屬桿后 金屬桿的速度變?yōu)関 導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì) 導(dǎo)軌光滑且足夠長(zhǎng) 桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸 求 1 MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí) 桿中感應(yīng)電流的大小I 2 MN剛掃過(guò)金屬桿時(shí) 桿的加速度大小a 3 PQ剛要離開(kāi)金屬桿時(shí) 感應(yīng)電流的功率P 1 2 3 4 電磁感應(yīng)中的電路 能量問(wèn)題 典例示范 如圖甲所示 俯視圖 相距為2l的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置 導(dǎo)軌一部分處在以O(shè)O 為右邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直導(dǎo)軌平面向下 導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R 導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì) 在距邊界OO 為l處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m 電阻不計(jì)的金屬桿ab 1 若金屬桿ab固定在導(dǎo)軌上的初始位置 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在時(shí)間t內(nèi)由B均勻減小到零 求此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1 2 若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變 金屬桿ab在恒力作用下在初始位置由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)3l距離 其v x的關(guān)系如圖乙所示 求 金屬桿ab在剛要離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小 此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q2 分析推理 1 回路中只有感生電動(dòng)勢(shì) 2 v1是剛離開(kāi)磁場(chǎng)的速度 v2是運(yùn)動(dòng)3l時(shí)的速度 3 受恒力F和安培力F安 思維流程 以題說(shuō)法電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題往往涉及法拉第電磁感應(yīng)定律 楞次定律 閉合電路歐姆定律 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 能量守恒等考點(diǎn) 綜合性很強(qiáng) 解答此類問(wèn)題要注意從以下三方面進(jìn)行突破 1 明確電學(xué)對(duì)象 將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路等效為電源 如果在一個(gè)電路中切割磁感線的是幾部分互相聯(lián)系的電路 則可等效成電源的串并聯(lián) 分析內(nèi)外電路結(jié)構(gòu) 應(yīng)用閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律理順電學(xué)量之間的關(guān)系 2 建立過(guò)程模型 分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 導(dǎo)體棒切割磁感線的運(yùn)動(dòng)一般不是做勻變速運(yùn)動(dòng) 而是經(jīng)歷一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程再趨于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài) 故正確進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析確定最終狀態(tài)是關(guān)鍵 3 找準(zhǔn)功能關(guān)系 確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化 例如 有摩擦力做功必有內(nèi)能產(chǎn)生 有重力做功 重力勢(shì)能必然發(fā)生變化 若安培力做負(fù)功 必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 針對(duì)訓(xùn)練 多選 如圖所示 光滑金屬導(dǎo)軌AC AD固定在水平面內(nèi) 并處在方向豎直向下 大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開(kāi)始在導(dǎo)軌上水平向右運(yùn)動(dòng) 最終恰好靜止在A點(diǎn) 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路 且通過(guò)A點(diǎn)的總電荷量為Q 已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻值恒為R 其余電阻不計(jì) 則 BC