资源描述
电磁感应的能量问题,MN和PQ为平行的水平放置的光滑金属导轨, ab、cd为两根质量均为m的导体棒，当cd棒以速度v0向右运动时,3.分析ab棒的运动情况，能量怎么转化,2.什么力做功，使cd棒的能量发生转化,1.分析cd棒的运动情况，能量怎么转化,4.什么力做功，使ab棒的能量发生转化,在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题。,(1)若回路中电流恒定，,(2)若电流变化： 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功； 利用能量守恒求解：,1、电阻为R的矩形导线框abcd，边长ab=L，ad=h，质量为m。自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示。若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框内产生的焦耳热是多少？（不考虑空气阻力）,例2 图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.010-3kg、电阻为1.0的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。,V=0.45m/s，R2=6.0,3如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于倾角=30的斜面上，导轨上、下端各接有阻值R=10的电阻，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度L=2m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T质量为m=0.1kg，电阻r=5的金属棒ab在较高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好当金属棒ab下滑高度h =3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s求：金属棒ab在以上运动过程中导轨 下端电阻R中产生的热量（g=10m/s2）,解：,（1）杆ab机械能的减少量,|E|= mgh1/2 mv2 = 2.8 J ,（2）速度最大时ab杆产生的电动势 e =BLv = 2 V ,产生的电流 I= e/(r+R/2) = 0.2 A ,此时的安培力 F =ILB = 0.2N ,由题意可知，受摩擦力,f = mgsin300F = 0.3 N ,由能量守恒得，损失的机械能等于物体克服摩擦力做功和产生的电热之和,电热Q = |E|fh/sin300 = 1 J ,由以上各式得下端电阻R中产生的热量 ：,QR = Q/4 = 0.25 J ,如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平内平行固定放置，其间距d=1m，右端通过导线与阻值RL=8的小灯泡L相连，CDEF矩形区域内有竖直向下磁感应强度B=1T的匀强磁场，一质量m=50g、阻值为R=2的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动s=2m后进入磁场恰好做匀速直线运动。(不考虑导轨电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)。求： （1）恒力F的大小； （2）小灯泡发光时的电功率。,11如图甲所示，一对足够长的平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L1 m，左端之间用R3 的电阻连接，轨道的电阻忽略不计一质量m0.5 kg、电阻r1 的导体杆静置于两轨道上，并与两轨道垂直整个装置处于磁感应强度B2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图乙所示当拉力达到最大时，导体杆恰好开始做匀速运动当位移s2.5 m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s后停下，已知在滑行s的过程中电阻R上产生的焦耳热为12 J求： (1)拉力F作用过程中，通过电阻R上的电荷量q； (2)导体杆运动过程中的最大速度vm； (3)拉力F作用过程中，回路中产生的焦耳热Q,(1)1.25 C (2)8 m/s (3)2 J,2.如图所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R。在金属线框的下方有一匀强磁场区域， MN和MN 是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直。现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，右图是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的速度时间图象，图像中坐标轴上所标出的字母均为已知量。求： 金属框的边长； 磁场的磁感应强度； 金属线框在整个下落过程中所产生的热量。,07年广东普宁市华侨中学三模卷17,17、如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动求： (1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度v2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1； (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q,解：,（1）由于线框匀速进入磁场，则合力为零。有,解得：,（2）设线框离开磁场能上升的最大高度为h，则从刚离开磁场到刚落回磁场的过程中,(mgf)h1/2mv12,(mgf)h 1/2mv22,解得：,（3）在线框向上刚进入磁场到刚离开磁场的过程中，根据能量守恒定律可得,解得：,
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