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1、高三实验班电磁感应中的能量1、两根相距为L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均为m的金属细杆ab、cd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，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动，设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好，重力加速度为g，求：（1）ab杆匀速运动的速度v1（2）ab杆所受拉力F（3）ab杆以v1匀速运动时，cd杆以v2（v2已知）匀速运动，则在cd杆
2、向下运动过程中，整个回路中产生的焦耳热MNB甲乙0I/At/s1236450.20.40.62、如图甲所示，一边长L=2.5m、质量m=0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；写出水平力F随时间变化的表达式；已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？3如图11所示，一质量m0.5 kg的“日
3、”字形匀质导线框“abdfeca”静止在倾角37的粗糙斜面上，线框各段长abcdefacbdcedfL0.5 m，ef与斜面底边重合，线框与斜面间的动摩擦因数0.25，ab、cd、ef三段的阻值相等且均为R0.4 ，其余部分电阻不计斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GIHJL，长度IJL，IJef，磁场垂直斜面向上，磁感应强度B1 T现用一大小F5 N、方向沿斜面向上且垂直于ab的恒力作用在ab中点，使线框沿斜面向上运动，ab进入磁场时线框恰好做匀速运动若不计导线粗细，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：图11(1)ab进入磁场前线框运动
4、的加速度a的大小；(2)cd在磁场中运动时，外力克服安培力做功的功率P；(3)线框从开始运动到ef恰好穿出磁场的过程中，线框中产生的焦耳热与外力F做功的比值.4.如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；当导体
5、棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。5.如图所示，在平面内有一扇形金属框，其半径为，边与轴重合，边与轴重合，且为坐标原点，边与边的电阻不计，圆弧上单位长度的电阻为。金属杆MN长度为L，放在金属框上，MN与边紧邻。磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直并充满平面。现对MN杆施加一个外力（图中未画出），使之以C点为轴顺时针匀速转动，角速度为。求：（1）在MN杆运动过程中，通过杆的电流I与转过的角度间的关系；（2）整个电路消耗电功率的最小值是多少？高三实验班电磁感应中的能量答
6、案1、解：（1）ab杆向右运动时，ab杆中产生的感应电动势方向为ab，大小为 （1分）cd杆中的感应电流方向为dc，cd杆受到的安培力方向水平向右 安培力大小为 （2分）cd杆向下匀速运动，有 （2分）解、两式，ab杆匀速运动的速度为= （1分）（2）ab杆所受拉力F+mg （3分）（3）设cd杆以速度向下运动过程中，ab杆匀速运动了距离， （2分）整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功= （2分）2、根据q=t，由It图象得：q=1.25C （2分）又根据 （2分）得R=4 （1分）由电流图像可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t （1分）由感应电流，可得金属框的速度随时间也是线性
7、变化的，（1分）线框做匀加速直线运动，加速度a=0.2m/s2 （1分）线框在外力F和安培力FA作用下做匀加速直线运动，（1分）得力F（0.2t0.1）N （1分）t5s时，线框从磁场中拉出时的速度v5=at=1m/s （1分）线框中产生的焦耳热J3.解析(1)ab进入磁场前，线框做匀加速运动摩擦力Ffmgcos 由牛顿第二定律有Fmgsin Ffma代入数据解得加速度a2 m/s2(2)由于线框穿过磁场的过程中有且仅有一条边切割磁感线，等效电路也相同，所以线框一直做匀速运动，设速度大小为v由力的平衡条件有Fmgsin mgcos F安代入数据解得F安1 N而F安BILR总R0.6 解得v2.4 m/s所以PF安v2.4 W(3)设ab进入磁场前线框发生的位移为x则x1.44 m则QF安3L1.5 JWF(x3L)14.7 J内容总结（1）求：（1）在MN杆运动过程中，通过杆的电流I与转过的角度间的关系
