2013年四川高考第9章第4讲.ppt

第4讲电磁感应规律的综合应用(二)动力学和能量,1如图941所示，ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计ac之间连接一阻值为R的电阻ef为一垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动ef长为l，电阻也为R.整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B，当施加外力使杆ef以速度v向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为(),【答案】C,2(2012宁波联考)一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图942所示，则()A若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动B若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动C若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动D若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动,【解析】从线框全部进入磁场至线框开始离开磁场，线框做加速度为g的匀加速运动，可知线圈离开磁场过程中受的安培力大于进入磁场时受的安培力，故只有C项正确,【答案】C,二、电磁感应中的能量分析1能量转化分析,2电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q.3分析电磁感应现象中能量问题的一般步骤(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化(3)根据能量守恒列方程分析求解,I2Rt,3(2012合肥模拟)如图943所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量D电阻R上放出的热量,【答案】A,1.两种状态处理(1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析(2)导体处于非平衡态加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析2电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系,(2012福州模拟)如图944所示，线框由A位置开始下落，在磁场中受到的安培力如果总小于重力，则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线框有一半在磁场中)时，加速度关系为()AaAaBaCaDBaAaCaBaDCaAaCaDaBDaAaCaBaD,【思路点拨】,【解析】线框在A、C位置时只受重力作用，加速度aAaCg.线框在B、D位置时均受两个力的作用，其中安培力向上、重力向下由于重力大于安培力，所以加速度向下，大小为agF/mFB，所以aDaBaD.选项B正确,【答案】B,1(多选)(2011三亚一模)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图945所示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(),【答案】AC,1.电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功，把机械能或其他能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能)这一功能转化途径可表示为：,2电能求解思路主要有三种(1)利用克服安培力做功求解：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：其他形式的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,(2011上海高考)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S1.15m，两导轨间距L0.75m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R1.5的电阻，磁感应强度B0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值r0.5，质量m0.2kg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Q10.1J(g取10m/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v2m/s时的加速度a；(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，W重W安mv，.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,【答案】(1)0.4J(2)3.2m/s2(3)见解析,2(多选)(2012温州模拟)如图947所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是(),A作用在金属棒上各力的合力做功为零B重力做的功等于系统产生的电能C金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热,【解析】根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对,【答案】AC,1“滑轨加杆”模型的分类(1)从导电滑轨的放置情况我们可以将导电滑轨分为：水平面上的滑轨(如图948)、竖直平面内的滑轨(如图949)、斜面上的滑轨(如图9410)三种类型(2)从导电滑轨上导体棒的数目来分类可以为：单导体棒类(如图9411)、双导体棒类(如图9412)；(3)从导电滑轨的宽度来分类可以分为：等宽类(如图9413)和不等宽类(如图9414),2“滑轨加杆”模型的解法(1)对一根导体棒滑动问题，首先进行受力分析和运动分析，然后结合牛顿运动定律、动能定理或能量守恒定律求解(2)对双根导体棒滑动问题，由于运动特点和受力特点比较复杂，一般只从能量转化和守恒的角度分析求解,(2011天津高考)如图9415所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02kg，电阻均为R0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止g取10m/s2，问(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q0.1J的热量，力F做的功W是多少？,【解析】(1)棒cd受到的安培力FcdIlB棒cd在共点力作用下平衡，则Fcdmgsin30由式，代入数据解得I1A根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c.(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等FabFcd对棒ab，由共点力平衡知Fmgsin30IlB代入数据解得F0.2N,【答案】(1)1A方向由d至c(2)0.2N(3)0.4J,3如图9416所示，在水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨PQ、MN，磁场方向与导轨所在平面垂直，质量分别为m1、m2的两金属棒a、b与导轨相连，并可在导轨上无摩擦滑动现用一竖直向上的恒力F拉金属棒a，结果a、b分别向上和向下做匀速运动，速度大小相等，此时力F的功率为P1，感应电流的功率为P2，下列关于P1、P2大小关系的说法中正确的是()AP1、P2一定相等BP1一定大于P2C若m1m2，则P1一定小于P2D若m1m2，则P1一定大于P2,【解析】两导体棒均做匀速运动，F(m1m2)g，则拉力F的功率P1Fv.F安m2g，感应电流的功率P22m2gv，若m1m2，则P1一定大于P2，D正确,【答案】D,1(多选)(2011山东高考)如图9417所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移下列图中正确的是(),【答案】BD,2(2011福建高考)如图9418所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(),【答案】B,3(多选)(2010四川高考)如图9419所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能()A变为0B先减小后不变C等于FD先增大再减小,【答案】AB,4(2011四川高考)如图9420所示，间距l0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4T、方向竖直向上和B21T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3、质量m10.1kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05kg的小环已知小环以a6m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长g取10m/s2，sin370.6，cos370.8求(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率,【答案】(1)0.2N(2)2W,课时知能训练,本小节结束请按ESC键返回,