电磁感应专题一公开课.docx
2017学年第一学期高三校本作业【1】专题一 电磁感应电路图像专题姓名行政班教学班例1如图,水平面(纸面)内间距为I的平行金属导轨间接一电阻，质量为2、长度为I的金属杆置于导轨 上。，=0时,金属杆在水平向右、大小为产的恒定拉力作用下由静止开始运动。击时刻，金属杆进入磁感 应强度大小为以方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的 电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为重力加速度大小为g。求 金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值。鲍设金属杆进入磁场前的加速度大小为4,由牛顿第二定律得ma-F-fimg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=at()当金属杆以速度U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=Blv设金属杆在磁场区域中匀速运动吐金属杆中的电流为/,根据欧姆定律 K式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为/安=8因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得F平mg-F安=0联立式得R=必。例2如下图，两条平行的光滑水平导轨上用套环连着一质量根=0.2 kg、电阻r=2 Q的导体杆"，导轨 间匀强磁场的方向垂直于纸面向里。Ri=3 Q,/?2=6。，电压表的量程为010 V,电流表的量程为。3A(导轨的电阻不计)，求：(1)将R调到30 Q时，用垂直于杆ah的力尸二40 N使杆ah沿着导轨向右移动且到达最大速度时,两表中 有一表的示数恰好满量程,另一表又能安全使用，那么杆ab的速度多大？(2)将R调到3 Q时,欲使杆ah运动到达稳定状态时，两表中有一表示数恰好满量程，另一表又能安全使用，那么 拉力应 多大？_Ri X X解现当R=30Q时,R与/?2并联,那么有宠并=能=5Q+ 4 1氏2 x x_IXX设电流表满偏，那么/=3 A,电压表的示数U=IR并=15 V>10 V,与y 111®_-II题意不符，故应是电压表满偏，3二10 V,此时电路中的电流/尸兽=2hR并A电路中的总电阻R总二厂+R并+R = 10 Q当4。杆到达最大速度时有F=BliL=40 N贝lj BL=20 N/A由闭合电路欧姆定律，得/尸人,E=BLv,得v=l m/so K wI (2)当R=3 Q时水与公的并联电阻氏弄=正克=20，设电流表满;偏，那么4=3 A,电压表的示数七=“及并，=6 V<10 Y故满偏电表为电流T 表，此时F=BbZ,得P=60 N=| 答案:(1)1 m/s (2)60 NEi例3.如下图，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻.质量为 m的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向 下.当该磁场区域以速度如匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为u.导轨和金属杆的电阻不 计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求：(1) 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小/；QM(2) 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；(3) PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率尸.'!/xa IA A A|I IX X x!x X xl7 Bdv.B2d2Vo D B2dv.-v)2 P N【答案】(l)/ = =- (2)4 = -(3)P =KmRR_ _ ,T EBd【解析】(1)感应电动势E = Bd感应电流/ =万 解得/=一 AK(2)安培力F=BId 牛顿第二定律F=ma解得。=小蓍 mR(3)金属杆切割磁感线的速度Vf'o-l"那么感应电动势E=Bd(y)»电功率尸=刍_ 解得尸二上KK例4如图甲所示，两根间距L=LOm、电阻不计的足够长平行金属导轨办4水平放置，一端与阻值R=2.0Q的电阻相连,质量2=0.2 kg的导体棒在恒定外力尸的作用下由静止开始运动。导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为Ff=1.0 N,导体棒电阻为r=1.0 Q,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示(g取10 m/s?),求:(1)当导体棒速度为v时,棒所受安培力E安的大 小(用题中字母表示)；磁场的磁感应强度B的大小；假设棒由静止开始运动距离s=6.9 m时，速 度已达厂3 m/s,求此过程中电路上产生的焦耳 热Q。Q-&I解析：(1)当导体棒速度为y时,导体棒上的电动势为E,电路中的电II流为人由法拉第电磁感应定律得上=那么由欧姆定律得/=白，!IR+r.|导体棒所受安培力产安=即，|d2£2I&解得八*|(2)由"图可知，导体棒开始运动时加速度生=5 m/s4初速度=0,.|导体棒中无电流，由牛顿第二定律知尸-£厂加生,解得尸=2.0 NoI由题图可知，当导体棒的加速度G=0符,开始以，=3 m/s做匀速运I动。此时有尸= 尸安+后,代入数据解得B=L0 T =0一一(3)设守棒此过程中产生的热量为均通功能关系知 (尸代入数据解得。=6 Jc2 2答圜(1)奈 (2)10 T (3)6 J r-rr例5如图甲所示，宽为L、倾角为夕的平行金属导轨，下端垂直于导轨连接一阻值为R的定值电阻， 导轨之间加垂直于轨道平面的磁场，其随时间变化规律如图乙所示1=0时刻磁感应强度为国,此时, 在导轨上距电阻制处放一质量为2、电阻为2R的金属杆，人时刻前金属杆处于静止状态，当磁场即 将减小到Bi时，金属杆也即将开始下滑(金属杆所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力).(1)求0九时间内通过定值电阻的电荷量;求金属杆与导轨间的最大静摩擦力；假设金属杆沿导轨下滑及后开始做匀速运动，求金属杆下 滑及过程中，电阻R产生的焦耳热.LW1JI J试题分析：试题分析：感应电动势：E感应电流：I= 3R通过定值电阻的电荷量g = /Ar =及：=(33皿3R(2 )在t 工六 11,5F 有：mg sin 6 - fm 一笑=0其中：F=BJL联立可得：二次gsin 9 _与乌二 Wf 3R«(3 )当金星杆到达大速度时：mg sin J 以一三 二0即此时感应电流与0士时间内感应电流大邪等，殛应电动势也相等故：K(土星)h从开始运动至属大速度过程;mgxz sin 6 =其中。湾=ft工电阻中生的焦耳热：Qr =为三 3曜但.q _4七 加石(玛丁, E ： R 96 厌 3例6如下图，匀强磁场的磁感应强度B为0.5 T,其方向垂直于倾角0为30。的斜面向上。绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨MPN（电阻忽略不计）,MP和NP长度均为2.5 m, MN连线水平，长为3 mo以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3 m、质量m为1 kg、电阻R为0.3 Q,在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v=l m/s在导轨上沿x轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）。g取10m/s2。求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差Ucd；推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐 标X的关系式,并在图2中画出F-x关系图象；求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。i IE° I 23 图2tttnrF【解析】（1）金属杆CO在匀速运动中产生的感应电动势E=Blv（l=d）9解得£=L5V（0点电势高）当x=0.8 m时，金属杆在导轨间的电势差为零.设此时杆在导轨外的长度为"l=d°pXd9 OP= A/MP2(y)2,得/外=1.2 m由楞次定律判断。点电势高，故CD两端电势差Ucd=-BI外 v9 即Ucd=-06V杆在导轨间的长度I与位置x关系是对应的电阻人为电流/=野杆受的安培力广安=3=7.53.75% 根据平衡条件得F=F安+%gsin画出的Rx象如所示.外力F所做的功叫等于F-x线下所围的面积，即WF=5+12.5X2 J=17.5 JF= 12.5-3.75x（0WxW2）而杆的重力势能增加量Ep=mgOPsinO故全过程产生的焦耳热Q=Wf-Ep=7.5 J.
