电磁感应专题二公开课.docx

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1、2017学年第一学期高三校本作业【2】专题二电磁感应动力学和能量专题姓名行政班教学班例1如图甲所示，空间存在一宽度为2L的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内 有一边长为L的正方形金属线框，其质量2=lkg、电阻R=4Q,在水平向左的外力F作用下，以初速度vo=4 m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直，外力尸大小随时间，变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时。求: 匀强磁场的磁感应强度线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量/书* x X判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。H X X X XL I X X X X 2L-甲籥桐线框全部进入磁场后，安培力为零，

2、只有向左的拉力产生加速度。由尸，图象可知，线框加速度环丝=2 m/s2 m线框的边长1 -1x2x 12) m=3 m仁。时刻线框中的感应电流/=粤K线框所受的安培力/安=3由牛顿第二定律R+F安=ma-1又Q = 1N,联立得2(2)线框进入磁场的过程中，平均感应电动势下=半，平均电流_ -R通过线框的电荷量q=It联立得9=0.75 Co 设匀减速运动速度减为零的过程中线框通过的位移为X。由运动学公式得0-%2=2以 代入数值得x=4m2L 所以线框不能从右侧离开磁场。例2如下图，两平行金属导轨水平放置，一质量为根=0.2 kg的金属棒ah垂直于导轨静止放在紧贴电 阻R处,R=0.l Q,

3、其他电阻不计。导轨间距为d=0.8 m,矩形区域MNQP内存在有界匀强磁场，电场强度 大小5=0.25 To MN=PQ=x=0.85m,金属棒与两导轨间动摩擦因数都为0.4,电阻R与边界MP的距离 5=0.36 mo在外力作用下让棒由静止开始匀加速运动并穿过磁场向右运动，加速度。=2 m/s2, g取 10 m/s2求穿过磁场过程中平均电流的大小；计算自金属棒进入磁场开始计时，在磁场中运动的时间内，外力方随时间，的变化关系；让磁感应强度均匀增加，用导线将、b端接到一量程合适的电流表上，让ab棒重新由R处向右加速, 在金属棒到达之前,电流表会有示数吗?简述理由。(电流表与导轨在同一个平面内)解

4、近|设金属棒到达MP、NQ时的速度分别为修、也，由% 2=2g得修=1.2 m/s由 i；22=2a(s+x),得 也=2.2 m/s由法拉第电磁感应定律得后二8而=反戌拦，由欧姆定律7 = 5=3.4A。K(2)因为=/%/=!，进入磁场后受安培力F kBIdUKK2 2由牛顿第二定律得F中mg- ；人二加因为口=%+公所以在进入K磁场后 F=ma+vng+B -(：1+叫K代入数据得b=1.68+O.8/(N),其中 等9=0.5 s。电流表可以有示数。根据法拉第电磁感应定律，只要导线、电流表、金属棒组成的回路有磁感线穿过, 且闭合回路磁通量变化,可以产生感应电流。例3如下图，两根竖直固定

5、的足够长的光滑金属导轨ab和4相距L=lm,金属导轨电阻不计。两根水平放置的金属杆MN和PQ质量均为0.1kg,在电路中两金属杆MN和PQ的电阻均为R=2杆放置XXXMe-XXXX nN x在水平绝缘平台上。整个装置处于垂直导轨平面向里的磁场中,g取10 mH 假设将MN杆固定，两杆间距为d=4 m,现使磁感应强度从零开始以B/zM =0.5 T/s的变化率均匀地增大，经过多长时间,P。杆对地面的压力为零？假设将PQ杆固定，让MN杆在竖直向上的恒定拉力F=2 N的作用下由静止开始 向上运动，磁感应强度B恒为1 To假设杆MN发生的位移为=L8 m时到达最大速 度。求最大速度和加速时间。解亚根据

6、法拉第电磁感应定律得口 AB B E=X = &.S=KLd根据闭合电路欧姆定律得1=-Z.K由题中条件可知B=0.5t对 PQ 杆:mg=BIL联立解得U4 so当尸。杆对地面的压力恰好为零时,(2)当杆MN达最大速度小时，其加速度为0。对MN杆进行受力分析得mg+BIL=F即/=赞，解得为=4 m/so Z A杆MN从静止到最大速度vm的运动过程，根据动量定理得Ft-mgt-BlLt -mvm-BLvI =2Rhvt1联立解得，=0.85s。例4如下图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L,导轨弯曲局部光滑,平直局部粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直局部导轨左边区域有宽度为

7、4、方向竖直向上、磁感应强度大小 为8的匀强磁场。质量为机、电阻也为R的金属棒从高度为人处静止释放，到达磁场右边界处恰好停 止。金属棒与平直局部导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨间接触良好。求:(1)金属棒穿过磁场过程中流过金属棒的最大电流是多少?金属棒穿过磁场过程中通过金属棒的电荷量是多少？金属棒穿过磁场过程中金属棒产生的焦耳热是多少？解近|金属棒刚进入磁场时,产生的感应电流最大，设此时金 属棒的速度为Vo由机械能守恒定律得=$小,刚进磁场时，产 生的感应电动势4二3四最大电流人=急解得息并等。ZnZ a(2)金属棒通过磁场过程中产生的电荷量加，电流7 =崇平 均电动势万=警，解得9=警。(

8、3)金属棒从开始下落到通过磁场,由动能定理得3-W安.加gd=0,金属棒通过磁场过程中,金属棒产生的焦耳热Q=：W安，1解得Qfmg也1心。例5运用电磁感应可以测量运动物体的速度。当固定着线圈的小车进入磁场时，根据线圈切割磁感线产 生的感应电流大小，可以间接测量出小车的速度。如下图，水平地面上方存在有边界的水平匀强磁场, 磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度大小跳 电阻为R的矩形单匝线圈MNPQ固定在小车A上，其中 边水平边竖直，高度为L,小车A和线圈的总质量为机。小车载着线圈在光滑水平面上一起以初 速度出(未知)做匀速运动，与另一辆停在磁场边界处且质量也为m的小车C发生碰撞，碰后立刻粘在一小小V

9、joQ起，随后进入匀强磁场，刚进入磁场时线圈中感应电流为/,小车A完全进入磁场时的速度为 车由绝缘材料做成，小车长度与线圈边长度相同。求: 线圈中感应电流的方向和小车A的初速度攻)的大小； (2)小车A进入磁场的过程中线圈产生的焦耳热Q;解析：(1)由楞次定律知线圈中感应电流方向为解析：(1)由楞次定律知线圈中感应电流方向为小车A进入磁场过程中通过线圈横截面的电荷量q.MtQtPtNtM。小车A与。碰撞时,根据动量守恒定律得a片)=2根v,线圈切割磁感线感应电动势由闭合电路欧姆定律 得线圈中电流解得止鬻。Kd L(2)线圈进入磁场的过程中,系统的减少的动能转化成线圈的焦耳热，即 2=1(2m)

10、v2-1(2/7i)v12(-2 一巧2)。(3)设线圈从开始进入磁场到完全进入磁场的过程中，线圈的平均电流为7,根据动量定理得目=2加止2相片,通过的电荷量q=h,解得q=曲2。23.【加试题】(10分)如下图，在空间有两个磁感强度均为5的匀强磁场区域，上一个区域 边界44与。的间距为X方向垂直纸面向里，。与的间距为儿CV下方是另一个 磁场区域，方向垂直纸面向外.现有一质量为八边长为L(hvLH)、电阻为R的正方 形线框由44,上方某处竖直自由落下，恰能匀速进入上面一个磁场区域，当线框的cd边刚要 进入边界CC前瞬间线框的加速度大小S = 0.2g,空气阻力不计，求：(1)线框的cd边从4T运动到CC过程产生的热量。67户(2)当线框的cd边刚刚进入边界CC时.线框的加速度大小。2.1(3)线框的cd边从边界44,运动到边界CU的时间.d CXXXBHXxx ,rD第23题图Q = mg(H + /?)-4 nn j - 八f)=+ /)-=+ /)-0.22”/g*FF所以有 4BI?L- nig = mcb得 72= 3.8g解得二繇(八)+掾肾