资源预览内容
第1页 / 共27页
第2页 / 共27页
第3页 / 共27页
第4页 / 共27页
第5页 / 共27页
第6页 / 共27页
第7页 / 共27页
第8页 / 共27页
第9页 / 共27页
第10页 / 共27页
亲,该文档总共27页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
解题要点,一、能的转化和守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。电磁感应的本质是不同形式的能量的转化过程。电磁感应中产生了多少电能,就一定有多少其他形式的能量发生了转化。用能量守恒的观点处理电磁感应问题,首先要确定好研究对象的始末状态,弄清过程中一共有哪几种能量参与了转化,哪种增加能量了,哪种能量减少了;然后根据能量守恒建立方程。方程可以采用 的形式,也可以采用 的形式。这种方法避开了复杂过程的细节分析,往往使解题简便、快速。,二、各种形式能的互相转化是通过做功实现的。电磁感应的过程是通过非静电力做功,把其他形式的能转化为电能的过程。在涉及功的计算,特别是变力功的计算时,可以用功能关系处理电磁感应问题。这时关键是要分析在所研究的过程中各个力做功的情况,哪些力是恒力,哪些力是变力;哪些力做正功,哪些力做负功。在此基础上,可以从以下几个功能关系建立方程。,1重力做的正功等于重力势能的减少,克服重力做的功等于重力势能的增加。 2安培力做功的绝对值,等于电能转化的量值。安培力做多少功,就有多少电能转化为其它形式能;在动生电动势的情况下,克服安培力做了多少功,就有多少机械能转化为电能。 3合外力的功等于物体动能的变化,即动能定理。 4其他力(除重力与弹力)的功等于物体机械能的变化,即功能原理。,1.(05广东)如图所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时,导体棒处于静止状态。剪断细线后,导体棒在运动过程中 ( ) 回路中有感应电动势 两根导体棒所受安培力的方向相同 两根导体棒和弹簧构成的 系统动量守恒,机械能守恒 两根导体棒和弹簧构成的 系统动量守恒,机械能不守恒,AD,2(06上海)如图所示,平行金属导轨与水平面成角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F此时 ( ) A电阻R1消耗的热功率为Fv3 B电阻R2消耗的热功率为 Fv6 C整个装置因摩擦而消耗 的热功率为mgvcos D整个装置消耗的机械功 率为(Fmgcos )v,BCD,简析:克服安培力的功率等于整个电路的电功率:。由导体棒与电阻R1、 R2的串并联关系可得R1 、 R2的功率P1P2Fv/6。由于摩擦力 fmgcos,故因摩擦而消耗的热功率为 mgvcos。整个装置消耗的机械功率即除重力外的“其他力”的功率(F+mgcos)v。(“其他力”做功使机械能转化为其他形式的能),3如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为的斜角上,导轨的下端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽路不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。质量为m,电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示。在这过程中 ( ) A作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零 B作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于 mgh与电阻R上发出的焦耳热之和 C恒力F与安培力的合力 所作的功等于零 D恒力F与重力的合力所 作的功等于电阻R上发出的焦 耳热,AD,简析:金属棒匀速上滑,合力为零,合力功为零。恒力F与重力的合力跟安培力平衡,克服安培力的功等于恒力与重力功的代数和,等于电阻R产生的电热,4(05天津) 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,试求金属杆的下滑 速率v和滑动变阻器接入电路部 分的阻值R2。,解答:金属杆的重力做功使重力势能转化为电能 (金属杆克服安培力做功,重力势能转化为电能)由 能量守恒,有: mgv=P,代入数据解得:v=4.5m/s,又 E=BLv,设电阻R1与R2的并联电阻为R并,ab棒的电阻为r, 有: P=IE,5(05江苏)如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为L,左端接有阻值为R的电阻,处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。 (1)求初始时刻导体棒受到的安培力。 (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为Ep,则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少? (3)导体棒往复运动,最终将 静止于何处?从导体棒开始运动直 到最终静止的过程中,电阻R上产 生的焦耳热Q为多少?,解答:(1)初始时刻棒中感应电动势:E=BLv,棒中感应电流:,作用于棒上的安培力:F=BIL,联立得: , 安培力的方向是水平向左,(2)由功能原理,其他力(安培力)的功等于 机械能的变化:,由能量守恒,电阻R上产生的焦耳热等于系统机 械能的减少:,(3)由能量转化及平衡条件可判断:棒最终静止 于初始位置:,6(07广东) 如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r、长度也刚好为l的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随棒ab与初始位置的距离x变化的情况如图,F0已知。求: (1)棒ab离开磁场右边界时的速度 (2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能 (3) d0满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动,解答:(1)设离开右边界时棒ab速度为v,则有: E=BLv,电路中电流为:,对棒有:,解得:,(2)在ab棒运动的整个过程中,根据动能定理:,由功能关系,回路所消耗的电能等于克服安培力 的功:,解得:,(3)设棒刚进入磁场时的速度为v0,则有:,当 v0=v,即 时,进入磁场后一直 匀速运动。,7(07江苏)如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m,现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻0.1的正方形线框以v0=7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场,求 (1)线框边刚进入磁 场时受到安培力的大小。 (2)线框从开始进入磁场 到竖直下落的过程中产生的 焦耳热。 (3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。,解答:(1)刚进入磁场时刻棒中感应电动势: E=BLv,棒中感应电流:,作用于棒上的安培力:,(2)设线框开始竖直下落时已经下落了H,此时速度 为v,由能量守恒可得:,线框竖直方向做自由落体运动:,解得:,所以线框能穿过4个完整条形磁场区域,(3)水平方向全过程用动量定理得:,解得:,又:,8(06广东)如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为的匀质金属杆A1和A2,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r。现有一质量为的不带电小球以水平向右的速度v0撞击杆A1的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的C点。C点与杆A2初始位置相距为S。求: (1)回路内感应电流的最大值; (2)整个运动过程中感 应电流最多产生了多少热 量; (3)当杆A2与杆A1的速 度比为1:3时, A2受到的 安培力大小。,解:(1)对小球和杆A1组成的系统,由动量守恒 定律,得: ,又: svt ,由式联立: ,回路内感应电动势的最大值EBLv1 ,回路内感应电流的最大值: ,联立式得回路内感应电流的最大值:,(2)对两棒组成的系统,由动量守恒定律得:,由能量守恒定律,感应电流最多产生热量等于:,(3)由动量守恒定律得:,又: v1 v2 = 31,A2受到的安培力大小,9如图所示,M、N及M、N是两组平行的光滑金属轨道,都水平放置。M、N在M、N的上方,二者如图所示连接。导轨间距分别为d及d/3。空间有方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。、是两根质量都是m,长度、电阻都相同的金属棒,分别放在两导轨上,并都与导轨垂直,其中a棒用两条长为l的细线悬挂在支架上,线伸直且棒与导轨接触良好。现将a棒向右拉,使两线伸直且处于水平位置,从静止释放,a摆下与导轨接触后继续向左摆动,至最大高度时用手接住,此时线与竖直方向的夹角为60。 (1)求当a棒离开导轨后, b棒的运动速度大小及方向 (2)若导轨电阻不计,由 电磁辐射而损耗的能量可忽略, 求b棒上生成的焦耳热,解答:(1)由机械能守恒:,得棒刚接触导轨时的速度:,棒刚离开导轨时的速度:,两棒中电流相等,a棒所受安培力是b棒的3倍,对a棒由动量定理:,对b棒由动量定理:,解得棒的速度大小为: , v的方向向左,b棒上生成的焦耳热为:,(2)根据能量守恒定律,电路中通过电阻生热损 失的能量等于系统减少的机械能:,再见,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号