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文檔簡介
專題四電磁感覺與電路規(guī)范答題與滿分指導(dǎo)電磁感覺中的“桿——軌道”模型【典例】(2018·渝中區(qū)二模)如圖4-2-17所示,電阻不計的相同的圓滑彎折金屬軌道MON與M′O′N′均固定在豎直面內(nèi),二者平行且正對,間距為L=1m,組成的斜面NOO′N′與MOO′M′跟水平面夾角均為α=30°,兩邊斜面均處于垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場中,磁感覺強(qiáng)度大小均為B=0.1T。t=0時,將長度也為L,電阻R=0.1Ω的金屬桿ab在軌道上無初速度釋放。金屬桿與軌道接觸優(yōu)異,軌道足夠長。(g取10m/s2,不計空氣阻力,軌道與地面絕緣)求:圖4-2-17t時刻桿ab產(chǎn)生的感覺電動勢的大小E;(2)在t=2s時將與ab完好相同的金屬桿cd放在MOO′M′上,發(fā)現(xiàn)cd恰能靜止,求ab桿的質(zhì)量m以及放上桿cd后ab桿每下滑位移s=1m回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。[審題研究]1.讀題→抓要點(diǎn)點(diǎn)→提守信息隱含(1)“圓滑彎折金屬軌道”――→不計桿與軌道間摩擦力隱含(2)“與ab完好相同的金屬桿cd”――→桿ab、cd的電阻、質(zhì)量均相同隱含(3)“cd恰能靜止”――→cd受力平衡,那么ab桿受力也平衡[解析](1)只放ab桿在導(dǎo)軌上,ab桿做勻加速直線運(yùn)動,由牛頓第二定律得mgsinα=ma①t時刻速度為v=at②由法拉第電磁感覺定律得E=BLv③聯(lián)立解得E=0.5tV④t=2s時ab桿產(chǎn)生的感覺電動勢的大小E=0.5tV=1V⑤E回路中感覺電流I=2R⑥解得I=5A⑦對cd桿,由平衡條件得:mgsin30=°BIL⑧解得m=0.1kg⑨因?yàn)閍b、cd桿完好相同,故ab桿的質(zhì)量也為m=0.1kg⑩放上cd桿后,ab桿受力也平衡,做勻速運(yùn)動,對ab、cd桿組成的系統(tǒng)依照能量守恒定律得:Q=mgssin30°?解得Q=0.5J。?[解題指導(dǎo)](1)依照運(yùn)動過程要列定律、定理的原始方程,不能夠?qū)懗勺冃问?,否則不得分。(2)題目中若是有隱含的條件,計算完成必然要進(jìn)行必要的文字說明,否則將影響步驟分?!疽?guī)范訓(xùn)練】如圖4-2-18所示,兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距為L,與水平面的夾角為θ,整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感覺強(qiáng)度大小均為B,虛線上方軌道圓滑且磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,虛線下方軌道粗糙且磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。在導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中,導(dǎo)體棒MN素來靜止在導(dǎo)軌上。若已知兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m,電阻均為R,導(dǎo)體棒EF上滑的最大位移為s,導(dǎo)軌電阻不計,空氣阻力不計,重力加速度為g,試求在導(dǎo)體棒EF上滑的整個過程中:圖4-2-18(1)導(dǎo)體棒MN碰到的最大摩擦力;(2)經(jīng)過導(dǎo)體棒MN的電荷量;(3)導(dǎo)體棒MN產(chǎn)生的焦耳熱。解析(1)對MN受力解析可知,MN碰到的安培力FA沿斜面向下,所以靜摩擦力Ff沿斜面向上,所以有:FA+mgsinθ=Ff可見,當(dāng)EF向上的速度為v0時,靜摩擦力最大。此時導(dǎo)體棒EF產(chǎn)生的感覺電動勢:E=BLv0E感覺電流:I=2R導(dǎo)體棒MN碰到的安培力:FA=BIL由以上各式聯(lián)立可解得導(dǎo)體棒MN碰到的最大摩擦力:B2L2v0Ff=2R+mgsinθ(2)設(shè)在導(dǎo)體棒EF減速上滑的整個過程中經(jīng)歷的時間為t,則產(chǎn)生的平均感覺電動勢:ELs=BtE平均感覺電流:I=2R經(jīng)過導(dǎo)體棒MN的電荷量:q=ItBLs由以上各式聯(lián)立可解得:q=2R(3)設(shè)在導(dǎo)體棒EF上滑的整個過程中戰(zhàn)勝安培力做的功為W,則由動能定理可得:2mgs·sinθ-W=0-2mv0電路中產(chǎn)生的總焦耳熱:Q總=W則導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱:1MNQ212
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