电磁感应现象的能量转化与守恒ppt课件.ppt

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1、1.5 电磁感应中的能量电磁感应中的能量转化与守恒转化与守恒学习目标学习目标1 1、分析电磁感应中机械能与电能的转化，理解、分析电磁感应中机械能与电能的转化，理解电磁感应中能量转化与守恒电磁感应中能量转化与守恒2 2、通过探究和分析电磁感应现象中克服安培力、通过探究和分析电磁感应现象中克服安培力做功的情况，探究其中的规律认识物理变化做功的情况，探究其中的规律认识物理变化的因果关系和制约因素的因果关系和制约因素探究探究 如图所示，设运动的导体如图所示，设运动的导体abab的长为的长为L L，水平向，水平向右速度为右速度为V V，匀强磁场的磁感强度，匀强磁场的磁感强度B B，闭合电路的，闭合电路的

2、总电阻为总电阻为R R，探究为了保持导体棒，探究为了保持导体棒匀速运动匀速运动，外力外力所做的功所做的功W W外外和和感应电流的电功感应电流的电功W W电电关系关系R Ra ab bW W外外=W=W电电W W外外和和W W电电关系：关系：注意：注意： （1 1）安培力做什么功？）安培力做什么功？ （2 2）它与电功是什么关系？）它与电功是什么关系？F F外外F F安安I I结论结论: : 1.1.在电磁感应现象中在电磁感应现象中产生的电能产生的电能是外力是外力克服安培克服安培力做功力做功转化而来的，克服安培力做了转化而来的，克服安培力做了多少多少的功，就的功，就有有多少多少电能生成，而这些电

3、能又通过感应电流做功，电能生成，而这些电能又通过感应电流做功，转化成其他形式的能量。转化成其他形式的能量。2.2.安培力做正功和克服安培力做功的区别：安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，实质上是不同形式的能量相互转化的电磁感应的过程，实质上是不同形式的能量相互转化的过程，过程，（1 1）当外力克服安培力做多少功时，就有多少其它形当外力克服安培力做多少功时，就有多少其它形式的能转化为电能；式的能转化为电能；（2 2）当安培力做多少正功时，就有多少电能转化）当安培力做多少正功时，就有多少电能转化为其它形式的能。为其它形式的能。 能量守恒和转化规律是自然界中最普遍的规律能量守恒和转化

4、规律是自然界中最普遍的规律之一，所以在电磁感应现象中也伴随着能量转化。之一，所以在电磁感应现象中也伴随着能量转化。产生产生和和维持维持感应电流的过程就是其它形式的能量转感应电流的过程就是其它形式的能量转化为电能过程。化为电能过程。 其它形式能量转化为电能的过程实质就是其它形式能量转化为电能的过程实质就是安安培力做负功培力做负功的过程。的过程。克服安培力做多少功，克服安培力做多少功，就有多少其它形式能量转化为电能就有多少其它形式能量转化为电能。 电磁感应现象中电磁感应现象中生成的电能又会通过感应电生成的电能又会通过感应电流做功转化成其他形式的能量。流做功转化成其他形式的能量。W W外外=W=W安

5、安W W安安=E=E电电电磁感应现象中能量转化关系电磁感应现象中能量转化关系1 1、产生电能过程：（电源）、产生电能过程：（电源）导体做匀速移动时，导体做匀速移动时，外力等于安培力外力等于安培力，所以外力移，所以外力移动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，能量能量全部转化为感应电流的电能。全部转化为感应电流的电能。（1 1）导体做匀速运动过程中：）导体做匀速运动过程中：（2 2）导体做加速运动过程中：）导体做加速运动过程中： 外力移动导体所做的功，一部分用于克外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能，服安培力做功，转化为

6、产生感应电流的电能，另一部分用于增加导体的动能另一部分用于增加导体的动能W W外外-W-W安安=E=EK KW W安安=E=E电电动能定理动能定理 2 2、消耗电能过程：（负载）、消耗电能过程：（负载） 电磁感应现象中生成的电能在闭合回路中电磁感应现象中生成的电能在闭合回路中又会通过负载消耗，生成其他形式的能量。又会通过负载消耗，生成其他形式的能量。 如果负载是纯电阻电路，那么电能转化如果负载是纯电阻电路，那么电能转化成热能成热能 如果负载是非纯电阻电路，那么电能转如果负载是非纯电阻电路，那么电能转化成热能和其他形式的能量（机械能）化成热能和其他形式的能量（机械能）E E电电=Q=QE E电电

7、=Q+E=Q+E其他其他1 1、如图所示，磁感应强度、如图所示，磁感应强度B=0.2TB=0.2T，金属棒，金属棒abab向向右匀速运动，右匀速运动，v=5m/sv=5m/s，L=40cmL=40cm，电阻电阻R=0.5R=0.5, ,其余电阻不计，摩擦也不计，试求：其余电阻不计，摩擦也不计，试求：（1 1）感应电动势的大小）感应电动势的大小 （2 2）感应电流的大小和方向）感应电流的大小和方向（3 3）金属棒安培力大小和方向）金属棒安培力大小和方向（4 4）感应电流的功率）感应电流的功率（5 5）拉力的功率）拉力的功率R RB Ba ab bv v一、电磁感应与电路综合一、电磁感应与电路综合

8、在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化在电磁感应中，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的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；接上电源，将它们接上电容器，便可使电容器充电；接上电阻或用电器就会对它们供电，在回路形成电阻或用电器就会对它们供电，在回路形成电流流.（2 2）分析电路结构）分析电路结构( (内、外电路及外电路的串并内、外电路及外电路的串并联关系联关系) )，画等效电路图应特别注意产生感应电，画等效电路图应特别注意产生感应电动势的那部分导体相当于电路中的电源，其电阻动势的那部分导体相当于电

9、路中的电源，其电阻相当于电源内阻，其电流流出的一端为正极相当于电源内阻，其电流流出的一端为正极（3 3）利用电路规律求解欧姆定律即串并联电）利用电路规律求解欧姆定律即串并联电路的基本性质列方程求解路的基本性质列方程求解思路：思路：（1 1）确定电源）确定电源临界状态临界状态运动状态运动状态的分析的分析rREIF=BILv与a方向关系a变化变化情况情况F=ma合外力合外力运动导体所运动导体所受的安培力受的安培力感应感应电流电流确定电源确定电源（E，r）二二 、电磁感应中的力电综合问题、电磁感应中的力电综合问题这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键这类问题覆盖面广，题型也多种多样；

10、但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是：速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是：1.理解电磁感应问题中的两个研究对象及其之间的相互制约关理解电磁感应问题中的两个研究对象及其之间的相互制约关系：系：2.领会力和运动的动态关系领会力和运动的动态关系 循环变化的结果：循环变化的结果：a=0,速度达最大速度达最大，稳定状态，稳定状态3.解决电磁感应现象中力学问题的思路：练习册解决电磁感应现象中力学问题的思路：练习册17页页从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒从

11、能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律定律(1)基本思路：受力分析基本思路：受力分析弄清哪些力做功，正功还弄清哪些力做功，正功还是负功是负功明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减，如有滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力减，如有滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，就可能有机械能参与转化；安培力做负功就做功，就可能有机械能参与转化；安培力做负功就将其它形式能转化为电能，做正功将电能转化为其将其它形式能转化为电能，做正功将电能转化为其它形式的能；它形式的能；由动能定理或能量守恒定律列方程由动能定理或能量守恒定律列方程求解求解2 2、如图所示，一导轨

12、、如图所示，一导轨PMPM，NQNQ，水平固定在一个竖，水平固定在一个竖直向下的匀强磁场中，导轨上跨放一根质量为直向下的匀强磁场中，导轨上跨放一根质量为m m的金属棒的金属棒abab，MNMN之间接一电阻，它们的电阻分别之间接一电阻，它们的电阻分别是是R R和和r r，导轨的其余部分的电阻不计。若沿水平，导轨的其余部分的电阻不计。若沿水平向右使金属棒向右使金属棒 abab获得一初速度获得一初速度v v0 0，设导轨足够长。，设导轨足够长。求：求：（1 1）分析金属棒）分析金属棒abab的运动情况的运动情况（2 2）在金属棒）在金属棒abab中产生的热量和电路中总热量。中产生的热量和电路中总热量

13、。R RB Ba ab bv v0 0M MP PN NQ Qr r 在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题。尤其是解焦耳热的问题。尤其是安培力为变力安培力为变力时，不时，不能直接由能直接由 Q=I2Rt 解，用解，用能量守恒能量守恒的方法就可的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能在相互转化式的能在相互转化，用能量的转化与守恒定律，用能量的转化与守恒定律就可求解，而用能量的转化与守恒观点，只需就可求解，而用能量

14、的转化与守恒观点，只需从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算简便。这样用守恒定律求解的方法最大特点是简便。这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节，解题简捷、方便。省去许多细节，解题简捷、方便。 3、如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN和和PQ固定在同一水平面上，两导轨间距固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻，电阻R=0.4，导轨上静止放置一质量，导轨上静止放置一质量m=0.1kg、电阻、电阻r=0.1的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度磁感

15、应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止起做沿水平方向拉杆，使之由静止起做匀加速运动并开始计时，若匀加速运动并开始计时，若5s末理想电压表的读数为末理想电压表的读数为0.2V.求：求：（1）5s末时电阻末时电阻R上消耗的电功率；上消耗的电功率；（2）金属杆在）金属杆在5s末的运动速率；末的运动速率；（3）5s末时外力末时外力F的功率的功率.FMVRQNP4 4、如图所示，在磁感应强度为、如图所示，在磁感应强度为B B的水平方向的匀强磁的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平场中竖

16、直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直导轨宽面垂直导轨宽L L，其上端跨接一阻值为，其上端跨接一阻值为R R 的电阻的电阻( (导轨电阻不计导轨电阻不计) )一金属棒一金属棒a a的电阻为的电阻为R R，质量分别，质量分别为为 m m，它与导轨相连，让金属棒，它与导轨相连，让金属棒a a由某以高度静止由某以高度静止释放，设导轨足够长，求：释放，设导轨足够长，求：（1 1）分析金属棒）分析金属棒a a的运动情况的运动情况（2 2）金属棒）金属棒a a的最大速度的最大速度v vm m（3 3）如果金属棒下落高度）如果金属棒下落高度h h时时 达到最大速度，那么在达到最大速度，那么在 这个过程

17、中电路生成的这个过程中电路生成的 总热能和金属棒总热能和金属棒a a生成生成 的热能的热能R Ra a通过金属棒通过金属棒a a的电荷量？的电荷量？作业作业1 1. .如图所示，电动机牵引一根原来静止的，质如图所示，电动机牵引一根原来静止的，质量量m=0.1kgm=0.1kg的导体的导体MNMN，其电阻，其电阻R=1R=1，导体棒架在，导体棒架在处于磁感应强度处于磁感应强度B=1TB=1T，竖直放置的框架上，框架，竖直放置的框架上，框架宽宽L=1mL=1m；当导体棒上升；当导体棒上升h=3.8mh=3.8m时获得稳定的速度，时获得稳定的速度，导体产生的热量为导体产生的热量为12J12J，电动机

18、牵引棒时，电压表、，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为电流表的读数分别为7V7V、1A1A，电动机内阻，电动机内阻r=1r=1，不计框架电阻及一切摩擦，不计框架电阻及一切摩擦，g g取取10m/s10m/s2 2，求求: :(1)(1)棒能达到的棒能达到的稳定稳定速度速度v v(2)(2)棒从静止到达到稳定速棒从静止到达到稳定速度所需要的时间度所需要的时间t tA AV VM MN N5 5、如图：两足够长平行光滑的金属导轨、如图：两足够长平行光滑的金属导轨MNMN、PQPQ相距为相距为L L，导轨，导轨平面与水平面的夹角为平面与水平面的夹角为=30=30，导轨电阻不计，磁感应强度为，

19、导轨电阻不计，磁感应强度为B B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L L、质量为、质量为m m、电阻为、电阻为R R 的的金属棒金属棒abab垂直于垂直于MNMN、PQ PQ 放置在导轨上，且始终与导轨电接触良放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，两金属导轨的上端连接右端电路，定值电阻好，两金属导轨的上端连接右端电路，定值电阻R R1 1=2R=2R，现将金，现将金属棒由静止释放，试求：属棒由静止释放，试求：（1 1）金属棒下滑的最大速度是多少？）金属棒下滑的最大速度是多少？（2 2）当金属棒下滑距离）当金属棒下滑距离 为为s s0 0 时速度恰好达时速度恰好达

20、到最大，求金属棒到最大，求金属棒 由静止开始下滑由静止开始下滑2s2s0 0 的过程中，整个电的过程中，整个电 路产生的电热。路产生的电热。R R1 1B Ba ab bM MP PN NQ Q6 6、如图所示，在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属、如图所示，在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属导轨（电阻不计），导轨左端连接一个阻值为导轨（电阻不计），导轨左端连接一个阻值为R R 的电阻，质量的电阻，质量为为m m 的金属棒的金属棒( (电阻不计电阻不计) )放在导轨上，金属棒与导轨垂直且与放在导轨上，金属棒与导轨垂直且与导轨接触良好整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平导轨接触良好

21、整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，在用水平恒力面垂直，在用水平恒力F F 把金属棒从静止开始向右拉动的过程把金属棒从静止开始向右拉动的过程中，下列说法正确的是中，下列说法正确的是( )( )A A恒力恒力F F 与安培力做的功之和等于电路中产生的电能与金属与安培力做的功之和等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能和棒获得的动能和B B恒力恒力F F 做的功一定等于克服安培力做的功与电路中产生的做的功一定等于克服安培力做的功与电路中产生的电能之和电能之和C C恒力恒力F F 做的功一定等于克服安培力做的功一定等于克服安培力 做的功与金属棒获得的动能之和做的功与金属棒获得的动能之和D

22、D恒力恒力F F 做的功一定等于电路中产生做的功一定等于电路中产生 的电能与金属棒获得的动能之和的电能与金属棒获得的动能之和R RF F如果导轨是粗糙的呢？如果导轨是粗糙的呢？7 7、如图所示，平行金属导轨与水平面成、如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨角，导轨与固定电阻与固定电阻R R1 1和和R R2 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒面有一导体棒abab，质量为，质量为m m，导体棒的电阻与固，导体棒的电阻与固定电阻定电阻R R1 1和和R R2 2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为因数为，导体棒，导体棒abab

23、沿导轨向上滑动，当上滑的速沿导轨向上滑动，当上滑的速度为度为V V时，受到安培力的大小为时，受到安培力的大小为F F此时（此时（ ）（A A）电阻）电阻R R1 1消耗的热功率为消耗的热功率为FvFv3 3（B B）电阻）电阻 R R2 2消耗的热功率为消耗的热功率为 FvFv6 6（C C）整个装置因摩擦而消耗）整个装置因摩擦而消耗 的热功率为的热功率为mgvcosmgvcos（D D）整个装置消耗的机械功）整个装置消耗的机械功 率为（率为（F Fmgcosmgcos）v vR R1 1B Ba ab bR R2 2v vBCDBCD8 8、在光滑绝缘水平面上，一边长为、在光滑绝缘水平面上，

24、一边长为10cm10cm、电阻、电阻11、质量质量0.1kg0.1kg的正方形金属框的正方形金属框abcdabcd以以V V0 0=6m/s=6m/s的速度的速度向一有界的匀强磁场滑去，磁场方向与线框面垂向一有界的匀强磁场滑去，磁场方向与线框面垂直，直，B=0.5TB=0.5T，当线框全部进入磁场时，线框中已，当线框全部进入磁场时，线框中已放出了放出了1.0J1.0J的热量，则当线框的热量，则当线框abab边刚穿出磁场的边刚穿出磁场的瞬间，线框中电流的瞬时功率为瞬间，线框中电流的瞬时功率为 ，加速度，加速度大小为大小为_。a ab bc cd d9 9、位于竖直平面内的矩形平面导线框、位于竖直

25、平面内的矩形平面导线框abcdabcd，abab长长L L1 1=1.0m=1.0m，bcbc长长L L2 2=0.5m=0.5m，线框的质量，线框的质量m=0.2kgm=0.2kg，电阻，电阻R=2.R=2.其下方有一匀强磁场区域，该区域的上下边其下方有一匀强磁场区域，该区域的上下边界间距离为界间距离为H H，HLHL2 2，磁场的磁感应强度，磁场的磁感应强度B=1.0TB=1.0T，如，如图所示，线框的图所示，线框的cdcd边从离磁场区域的上边界的距离边从离磁场区域的上边界的距离为为h=0.7mh=0.7m处自由下落，已知在线框的处自由下落，已知在线框的cdcd边进入磁场边进入磁场以后，以

26、后，abab边到达上边界之前线框的速度已达到这一边到达上边界之前线框的速度已达到这一阶段的最大值。求：阶段的最大值。求： 从线框开始下落到从线框开始下落到cdcd边刚刚边刚刚 到达磁场区域下边界的过程到达磁场区域下边界的过程 中，磁场作用于线框的安培中，磁场作用于线框的安培 力做的总功为多少？以及这力做的总功为多少？以及这 一瞬间重力的功率？一瞬间重力的功率？ ( (取取g=10m/sg=10m/s2 2) ) a ab bc cd dh hH HaFbBRcef1 10 0. .如图所示，有两根足够长、不计电阻，相距如图所示，有两根足够长、不计电阻，相距L L的平行光滑金属的平行光滑金属导轨

27、导轨cdcd、efef与水平面成与水平面成角固定放置，底端接一阻值为角固定放置，底端接一阻值为R R 的电阻的电阻，在轨道平面内有磁感应强度为，在轨道平面内有磁感应强度为B B 的匀强磁场，方向垂直轨道平的匀强磁场，方向垂直轨道平面斜向上面斜向上. .现有一平行于现有一平行于cece、垂直于导轨、质量为、垂直于导轨、质量为m m、电阻不计的、电阻不计的金属杆金属杆abab，在沿轨道平面向上的恒定拉力，在沿轨道平面向上的恒定拉力F F 作用下，从底端作用下，从底端cece由由静止沿导轨向上运动，当静止沿导轨向上运动，当abab杆速度达到稳定后，撤去拉力杆速度达到稳定后，撤去拉力F F，最后，最后

28、abab杆又沿轨道匀速回到杆又沿轨道匀速回到cece端端. .已知已知abab杆向上和向下运动的最大速度杆向上和向下运动的最大速度相等相等. .求求: :拉力拉力F F 和杆和杆abab最后回到最后回到cece端的速度端的速度v v. .dsin2mgF 22sinLBmgRv1 11 1、如右图所示，在磁感应强度为、如右图所示，在磁感应强度为B B 的水平方向的匀强磁场中竖的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直导轨上端跨直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直导轨上端跨接一阻值为接一阻值为R R的电阻的电阻( (导轨电阻不计导轨电阻不计) )两金属棒两金属棒

29、a a和和b b的电阻均为的电阻均为R R，质量分别为质量分别为m ma a2 210102 2 kg kg和和m mb b1 110102 2 kg kg，它们与导轨相连，它们与导轨相连，如右图并可沿导轨无摩擦滑动闭合开关如右图并可沿导轨无摩擦滑动闭合开关S S，先固定，先固定b b，用一恒，用一恒力力F F向上拉向上拉a a，稳定后，稳定后a a以以v v1 110 m/s10 m/s的速度匀速运动，此时再释放的速度匀速运动，此时再释放b b，b b恰好能保持静止，设导轨足够长，取恰好能保持静止，设导轨足够长，取g g10 m/s10 m/s2 2. .(1)(1)求拉力求拉力F F 的大

30、小；的大小；(2)(2)若将金属棒若将金属棒a a固定，让金属棒固定，让金属棒b b自自由下滑由下滑( (开关仍闭合开关仍闭合) )，求，求b b滑行的最滑行的最大速度大速度v v2 2；(3)(3)若断开开关，将金属棒若断开开关，将金属棒a a和和b b都固都固定，使磁感应强度从定，使磁感应强度从B B随时间均匀增随时间均匀增加，经加，经0.1 s0.1 s后磁感应强度增到后磁感应强度增到2 2B B 时，时，a a棒受到的安培力正好等于棒受到的安培力正好等于a a棒的重力，棒的重力，求两金属棒间的距离求两金属棒间的距离h h. .R Ra ab bF F1212、两根相距为、两根相距为L

31、L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为均为m m的金属细杆的金属细杆abab、cdcd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数，导轨电阻，导轨电阻不计，回路总电阻为不计，回路总电阻为2 2R R，整个装置处于磁感应强度大小为，整个装置处于磁感应强度大小为B B、方向竖直向上的匀强磁场中当方向竖直向上的匀强磁场中当abab杆在平行于水平导轨的杆在平行于水平导轨的拉

32、力作用下沿导轨向右匀速运动时，拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cdcd杆也正好以某一速杆也正好以某一速度向下匀速运动，设运动过程中金属细杆度向下匀速运动，设运动过程中金属细杆abab、cdcd与导轨接与导轨接触良好，重力加速度为触良好，重力加速度为g g，求：，求：（1 1）abab杆匀速运动的速度杆匀速运动的速度v v1 1；（2 2）abab杆所受拉力杆所受拉力F F；（3 3）abab杆以杆以v v1 1匀速运动时，匀速运动时，cdcd杆以杆以v v2 2（v v2 2已知）匀速运动，已知）匀速运动，则在则在cdcd杆向下运动杆向下运动h h的过程中，的过程中，整个回路中产生的焦耳热。整

33、个回路中产生的焦耳热。a ab bc cd dB Bv v1 1v v2 2扬州市扬州市07-0807-08学年度第一学期期末调研试卷学年度第一学期期末调研试卷13如图所示，一边长如图所示，一边长L = 0.2m，质量，质量m1 = 0.5kg，电，电阻阻R = 0.1的正方形导体线框的正方形导体线框abcd，与一质量为，与一质量为m2 = 2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为边距磁场下边界为d1 = 0.8m，磁感应强度，磁感应强度B=2.5T，磁，磁场宽度场宽度d2 =0.3m，物块放在倾角，物块放在倾角=53的斜面上，

34、物的斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数块与斜面间的动摩擦因数=0.5。现将物块由静止释。现将物块由静止释放，经一段时间后发现当放，经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时，边从磁场上边缘穿出时，线框恰好做匀速运动。线框恰好做匀速运动。(g取取10m/s2, sin53=0.8, cos53= 0.6）求：）求：（1）线框）线框ad边从磁场上边缘穿出时绳中拉力的功率边从磁场上边缘穿出时绳中拉力的功率;（2）线框刚刚全部进入磁场时速度的大小；）线框刚刚全部进入磁场时速度的大小；（3）整个运动过程中线框产生的焦耳热。）整个运动过程中线框产生的焦耳热。解：解：d1d2badcm2（1）由于线框匀速出磁

35、场，则对）由于线框匀速出磁场，则对m2有：有：022Tcosgmsingm 得得 T=10N对对m1有：有：01BILgmT又因为又因为RBLvI 联立可得：联立可得：m/s22212RLBgm)cos(singmv 所以绳中拉力的功率所以绳中拉力的功率P=Tv=20W 上海普陀区上海普陀区0808年年1 1月期末调研试卷月期末调研试卷14、（、（12分）如图所示，一有界匀强磁场，磁感应强分）如图所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为度大小均为B，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场，方向分别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为宽度均为L，在磁场区域的左侧相距为，在磁场区域的左侧相距为L处，有一边长

36、处，有一边长为为L的正方形导体线框，总电阻为的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁，且线框平面与磁场方向垂直。现使线框以速度场方向垂直。现使线框以速度V匀速穿过磁场区域。匀速穿过磁场区域。若以初始位置为计时起点，规定若以初始位置为计时起点，规定B垂直纸面向里时为垂直纸面向里时为正，正，（1）试画出线框通过磁场区域过程中，线框中的磁通）试画出线框通过磁场区域过程中，线框中的磁通量量与前进的时间与前进的时间t之间的函数关系；之间的函数关系； （2）求线框在通过磁场过程中）求线框在通过磁场过程中,线框中电流的最大值线框中电流的最大值;（3）求线框在通过磁场过程中）求线框在通过磁场过程中,拉力功率的最大值；拉力功率的最大值；（4）在此过程中，线框中产生的热量）在此过程中，线框中产生的热量Q。解：解：(1)LLLLLLLLBLLLB0)V/L( t )BL(2 124 2见图见图(2)线框穿过两磁场分界区域过程中电流最大线框穿过两磁场分界区域过程中电流最大RBLVREIMAX22(3)R/VLBBILFF22安422R/VLBFVP2224(4) 线框进入左磁场和穿过线框进入左磁场和穿过右磁场过程中的感应电流右磁场过程中的感应电流I1RBLVREI1R/VLBRtIRtIQQQM3222121622