電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題.doc

電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題圖 16-7-2例1. 如圖 16-7-2所示，正方形線圈abcd邊長L=0.20m,質(zhì)量m=0.10kg ,電阻R=0.1,砝碼質(zhì)量M= 0.14kg ,勻強磁場B=0.50T.當M從某一位置下降,線圈上升到ab邊進入勻強磁場時開始勻速運動,直到線圈全部進入磁場.問線圈運動過程中產(chǎn)生的熱量多大?(g=10m/s2)圖16-7-5例2 兩金屬桿ab和cd長均為L，電阻均為R，質(zhì)量分別為M和m，Mm。用兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導線將它們連成閉合回路，并懸掛在水平、光滑、不導電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置（如圖16-7-5所示）。整個裝置處在一與回路平面相垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B。若金屬桿ab正好勻速向下運動，求運動速度。圖16-7-6例3 如圖16-7-6所示，在豎直向上B=0.2T的勻強磁場內(nèi)固定一水平無電阻的光滑U形金屬導軌，軌距50cm。金屬導線ab的質(zhì)量m=0.1kg，電阻r=0.02且ab垂直橫跨導軌。導軌中接入電阻R=0.08，今用水平恒力F=0.1N拉著ab向右勻速平移，則（1）ab 的運動速度為多大？（2）電路中消耗的電功率是多大？（3）撤去外力后R上還能產(chǎn)生多少熱量？ 能力訓練 圖16-7-71、 邊長為h的正方形金屬導線框，從圖16-7-7所示的初始位置由靜止開始下落，通過一勻強磁場區(qū)域，磁場方向是水平的，且垂直于線框平面，磁場區(qū)域?qū)挾鹊扔贖，上下邊界如圖16-7-7中水平虛線所示，Hh，從線框開始下落到完全穿過場區(qū)的整個過程中 A、 線框中總是有感應電流存在B、 線框受到磁場力的合力方向先向下，后向上C、 線框運動的方向始終是向下的D、 線框速度的大小可能不變。2、 在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落，直到穿過線圈的過程中，下列說法正確的是 A、 磁鐵下落過程中機械能守恒B、 磁鐵的機械能增加C、 磁鐵的機械能減少圖16-7-8D、 線圈增加的熱量是由磁鐵減少的機械能轉(zhuǎn)化而來的3、 有一矩形線圈在豎直平面內(nèi)由靜止開始下落，磁場水平且垂直于線圈平面，當線框的下邊進入磁場而上邊尚未進入勻強磁場的過程中，線圈不可能做： A、勻速下落B、加速下落C、減速下落D、勻減速下落4、 如圖16-7-8所示，CD、EF為足夠長的光滑平行豎直金屬導軌，磁感應強度B=0.5T的水平勻強磁場與導軌平面垂直，置于導軌上的導體棒MN的長等于導軌間距，其電阻等于電池內(nèi)阻。電池電動勢E=1.5V?；芈分衅溆嚯娮璨挥?。若僅閉合S1，MN恰可靜止，若僅閉合S2，則MN棒沿豎直導軌下滑過程中每秒內(nèi)掃過的最大面積為多少平方米？圖16-7-95、 如圖16-7-9，勻強磁場的磁感應強度B=0.4T，MN長為l=0.5m，R1=R2=1.2，金屬框CDEF和導體MN電阻忽略不計，使MN以v=3m/s的速率向右滑動，則MN兩端的電壓為多少伏？MN兩端的電勢哪一端高？ 圖16-7-106、如圖16-7-10所示，MN為金屬桿，在重力作用下貼著豎直平面內(nèi)的光滑金屬長直導軌下滑，導軌的間距L=10cm，導軌的上端接有R=0.5的電阻，導軌和金屬桿的電阻不計，整個裝置處于B=0.5T的水平勻強磁場中，當桿勻速下落時，每秒有0.02J的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，則這時MN桿的下落速度v的大小等于多少？圖16-7-117、如圖16-7-11所示，豎直向上的勻強磁場磁感應強度B0=0.5T，以B/t=0.1T/s在增加。水平導軌不計電阻和摩擦阻力，寬為0.5m。在導軌上L=0.8m處擱一導體，它的電阻R0=0.1，并且水平細繩通過定滑輪吊著質(zhì)量為M=2kg的重物。線路中的定值電阻R=0.4，則經(jīng)過多少時間能吊起重物（g=10m/s2）？如圖16-7-128、電阻為R的矩形導線框abcd，邊長ab=l，ad=h，質(zhì)量為m。自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖16-7-12所示。若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱是多少？（不考慮空氣阻力）素質(zhì)提高9、兩根光滑的平行金屬導軌，導軌間距為L，導軌的電阻不計，導軌面與水平面的夾角為，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌面斜向上，如圖16-7-13所示?，F(xiàn)把兩根質(zhì)量各為m，電阻為R的金屬桿ab、cd放在導軌上，桿與導軌垂直。由于桿ab在沿導軌向上的外力作用下向上勻速運動，桿cd保持靜止狀態(tài)，求ab桿的速度和所受的沿導軌向上的外力的大小。圖16-7-13典型考題如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下導軌和金屬桿的電阻可忽略讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖(2)在加速下滑過程中，當ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大小(3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值1如圖所示，固定在水平絕緣平面上且足夠長的金屬導軌不計電阻，但表面粗糙，導軌左端連接一個電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上并與導軌垂直，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中，下列說法正確的是()A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和獲 得的動能之和2光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示，拋物線的方程為yx2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是ya的直線(圖中的虛線所示)，一個質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線yb(ba)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是()Amgb B.mv2Cmg(ba) Dmg(ba)mv23如圖所示，先后兩次將同一個矩形線圈由勻強磁場中拉出，兩次拉動的速度相同第一次線圈長邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)，拉力做功W1、通過導線截面的電荷量為q1，第二次線圈短邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)域，拉力做功為W2、通過導線截面的電荷量為q2，則()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2CW1W2，q1W2，q1q24如圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計的水平放置的導體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當導體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時間后閉合開關(guān)S，則S閉合后( )A導體棒ef的加速度可能大于gB導體棒ef的加速度一定小于gC導體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同D導體棒ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒【反饋練習】1如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )A棒的機械能增加量 B棒的動能增加量C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量2如圖所示，足夠長的U型光滑金屬導軌平面與水平面成角(090)，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當流過ab棒某一橫截面的電量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中( )A運動的平均速度大小為vB下滑的位移大小為C產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD受到的最大安培力大小為sin 3兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示除電阻R外其余電阻不計現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為abC金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少4如圖所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸，桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離l時，速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導軌電阻不計，重力加速度大小為g。則此過程( )A桿的速度最大值為B流過電阻R的電量為C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量5.如圖所示，兩根足夠長的平行導軌處在與水平