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1、2. 2.安培力的方向判断安培力的方向判断3. 3.牛顿第二定律及功能关系牛顿第二定律及功能关系4 4两大研究对象及其关系两大研究对象及其关系电电磁磁感感应应中中导导体体棒棒既既可可看看作作电电学学对对象象( (因因为为它它相相当当于于电电源源) )，又又可可看看作作力力学学对对象象( (因因为为感感应应电电流流产产生生安安培培力力) )，而而感感应应电电流流I I和导体棒的速度和导体棒的速度v v则是联系这两大对象的纽带：则是联系这两大对象的纽带：例例1 1. .如如图图所所示示，光光滑滑斜斜面面的的倾倾角角 3030，在在斜斜面面上上放放置置一一矩矩形形线线框框abcdabcd，abab边
2、边的的边边长长L L1 11m1m，bcbc边边的的边边长长L L2 20.6 0.6 m m，线线框框的的质质量量m m1kg1kg，电电阻阻R R0.10.1，线线框框通通过过细细线线与与重重物物相相连连，重重物物质质量量MM2kg2kg，斜斜面面上上e ef( f(e ef fgh)gh)的的右右方方有有垂垂直直斜斜面面向向上上的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B B0.5T0.5T，如如果果线线框框从从静静止止开开始始运运动动，进进入入磁磁场场的的最最初初一一段段时时间间做做匀匀速速运运动动，e ef f和和ghgh的的距距离离s s11.4m11.4m，( (取取g g10
3、m/s10 m/s2 2) )，求：，求： (1)(1)线框进入磁场前重物的加速度；线框进入磁场前重物的加速度；(2)(2)线框进入磁场时匀速运动的速度线框进入磁场时匀速运动的速度v v；(3)ab(3)ab边由静止开始到运动到边由静止开始到运动到ghgh处所用的时间处所用的时间t t；(4)ab(4)ab边边运运动动到到ghgh处处的的速速度度大大小小及及在在线线框框由由静静止止开开始始运运动动到到ghgh处的整个过程中产生的焦耳热处的整个过程中产生的焦耳热(1)(1)线框进入磁场前重物的加速度线框进入磁场前重物的加速度(2)(2)线框进入磁场时匀速运动的速度线框进入磁场时匀速运动的速度v
4、v(3)ab(3)ab边由静止开始到运动到边由静止开始到运动到ghgh处所用的时间处所用的时间t t(4)ab(4)ab边运动到边运动到ghgh处的速度大小及在线框由静止处的速度大小及在线框由静止开始运动到开始运动到ghgh处的整个过程中产生的焦耳热处的整个过程中产生的焦耳热二、电磁感应中的能量问题二、电磁感应中的能量问题1 1电磁感应中的能量转化电磁感应中的能量转化2 2求解焦耳热求解焦耳热Q Q的三种方法的三种方法例例2 2. .间间距距为为L L2m2m的的足足够够长长的的金金属属直直角角导导轨轨如如图图4 4甲甲所所示示放放置置，它它们们各各有有一一边边在在同同一一水水平平面面内内，另
5、另一一边边垂垂直直于于水水平平面面质质量量均均为为m m0.1kg0.1kg的的金金属属细细杆杆abab、cdcd与与导导轨轨垂垂直直放放置置形形成成闭闭合合回回路路杆杆与与导导轨轨之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数均均为为 0.50.5，导导轨轨的的电电阻阻不不计计，细细杆杆abab、cdcd的的电电阻阻分分别别为为R R1 10.60.6，R R2 20.4.0.4.整整个个装装置置处处于于磁磁感感应应强强度度大大小小为为B B0.50 0.50 T T、方方向向竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场中中( (图图中中未未画画出出) )当当abab在在平平行行于于水水平平导导轨轨的的拉拉力力F
6、 F作作用用下下从从静静止止开开始始沿沿导导轨轨匀匀加加速速运运动动时时，cdcd杆杆也也同同时时从从静静止止开开始始沿沿导导轨轨向向下下运运动动测测得得拉拉力力F F与与时时间间t t的的关关系系如如图图乙乙所所示示g g10m/s10m/s2 2. .分析：分析：abab由静止开始运动，即由静止开始运动，即t t= =0 0时时F F= =1.5N1.5NF FA A= =0. 0.(1)(1)求求abab杆的加速度杆的加速度a. a.(2)(2)求当求当cdcd杆达到最大速度时杆达到最大速度时abab杆的速度大小杆的速度大小(3)(3)若若从从开开始始到到cdcd杆杆达达到到最最大大速速
7、度度的的过过程程中中拉拉力力F F做做了了5.2J5.2J的的功功，通通过过cdcd杆杆横横截截面面的的电电荷荷量量为为2 2 C C，求该过程中，求该过程中abab杆所产生的焦耳热杆所产生的焦耳热（abab匀加速运动）匀加速运动）1010- -1 1(2)(2)求当求当cdcd杆达到最大速度时杆达到最大速度时abab杆的速度大小杆的速度大小f fmgmgF FA AN N(3)(3)若从开始到若从开始到cdcd杆达到最大速度的过程中拉力杆达到最大速度的过程中拉力F F做了做了5.2J5.2J的功，的功，通过通过cdcd杆横截面的电荷量为杆横截面的电荷量为2C2C，求该过程中，求该过程中aba
8、b杆所产生的焦耳热杆所产生的焦耳热3. 3.如如图图所所示示，足足够够长长的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨MNMN、PQPQ竖竖直直放放置置，一一匀匀强强磁磁场场垂垂直直穿穿过过导导轨轨平平面面，导导轨轨的的上上端端MM与与P P间间连连接接阻阻值值为为R R0.400.40的的电电阻阻，质质量量为为m m0.01kg0.01kg、电电阻阻为为r r0.300.30的的金金属属棒棒abab紧紧贴贴在在导导轨轨上上现现使使金金属属棒棒abab由由静静止止开开始始下下滑滑，其其下下滑滑距距离离与与时时间间的的关关系系如如下下表表所所示示，导导轨轨电电阻阻不不计计，重重力力加速度加速度g g取取
9、10m/s10m/s2 2. .试求：试求：(1)(1)当当t t0.7s0.7s时，重力对金属棒时，重力对金属棒abab做功的功率；做功的功率；(2)(2)金属棒金属棒abab在开始运动的在开始运动的0.7s0.7s内，电阻内，电阻R R上产生的焦耳热；上产生的焦耳热；(3)(3)从开始运动到从开始运动到t t0.4s0.4s的时间内，通过金属棒的时间内，通过金属棒abab的电荷量的电荷量(1)(1)当当t t0.7s0.7s时，重力对金属棒时，重力对金属棒abab做功的功率做功的功率(2)(2)金属棒金属棒abab在开始运动的在开始运动的0.7s0.7s内，电阻内，电阻R R上产生的焦耳热
10、上产生的焦耳热(3)(3)从开始运动到从开始运动到t t0.4s0.4s的时间内，通过金属棒的时间内，通过金属棒abab的电荷量的电荷量4. 4.某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角 均为均为4 4 /9 /9，磁场均沿，磁场均沿半径方向匝数为半径方向匝数为N N的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd的边长的边长ababcdcdL L、bcbcadad2 2L L. .线圈以角速度线圈以角速度 绕中心轴匀速转动，绕中心轴匀速转动，bcbc边和边和adad边同时进入边
11、同时进入磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为磁场在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B B，方向始终与两边的运动方向垂直线圈的方向始终与两边的运动方向垂直线圈的总电阻为总电阻为r r，外接电阻，外接电阻为为R.R.求：求：(1)(1)线圈切割磁感线时，感应电动势的大小线圈切割磁感线时，感应电动势的大小E Em m；(2)(2)线圈切割磁感线时，线圈切割磁感线时，bcbc边所受安培力的大小边所受安培力的大小F F；(3)(3)外接电阻上电流的有效值外接电阻上电流的有效值I. I.5 5( (单选单选) )如图如图所示，边长为所示，边长为L L的正方形导线框质量为的正方形导线框
12、质量为m m，由距，由距磁场磁场H H4 4L L/3 /3高处自由下落，其下边高处自由下落，其下边abab进入匀强磁场后，线进入匀强磁场后，线圈圈开始做减速运动开始做减速运动，直到其上边，直到其上边cdcd刚刚穿出磁场时刚刚穿出磁场时，速度减，速度减为为abab边进入磁场时的一半边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为，磁场的宽度也为L L，则线框穿越，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为匀强磁场过程中产生的焦耳热为 ( () )A A2mgL2mgLB.B.1010mgLmgL/3 /3C C3mgL3mgLD.D.7 7mgLmgL/3 /36 6( (单选单选) )如图如图所示，足够长的所
13、示，足够长的光滑光滑金属导轨金属导轨MNMN、PQPQ平行放置，平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角且都倾斜着与水平面成夹角. .在导轨的最上端在导轨的最上端MM、P P之间接有之间接有电阻电阻R R，不计其他电阻不计其他电阻导体棒导体棒abab从导轨的最底端冲上导轨，从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时当没有磁场时，abab上升的最大高度为上升的最大高度为H H；若存在垂直导轨平面若存在垂直导轨平面的匀强磁场时的匀强磁场时，abab上升的最大高度为上升的最大高度为h. h.在两次运动过程中在两次运动过程中abab都都与导轨保持垂直，且与导轨保持垂直，且初速度都相等初速度都相等关于上述情景，下列
14、说关于上述情景，下列说法正确的是法正确的是( () )7 7( (多选多选) )如图如图甲所示，在竖直方向上有甲所示，在竖直方向上有四条间距相等四条间距相等的水平虚的水平虚线线L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4，在，在L L1 1L L2 2之间、之间、L L3 3L L4 4之间存在匀强磁场，大之间存在匀强磁场，大小均为小均为1T1T，方向垂直纸面向里现有一矩形线圈，方向垂直纸面向里现有一矩形线圈abcdabcd，宽度宽度cdcd0.5m0.5m，质量为，质量为0.1kg0.1kg，电阻为，电阻为22，将其从图示位置，将其从图示位置静止释静止释放放(cd(cd边与边与L
15、L1 1重合重合) )，速度随时间的变化关系如图乙所示，速度随时间的变化关系如图乙所示，t t1 1时时刻刻cdcd边与边与L L2 2重合，重合，t t2 2时刻时刻abab边与边与L L3 3重合，重合，t t3 3时刻时刻abab边与边与L L4 4重合，重合，已知已知t t1 1t t2 2的时间间隔为的时间间隔为0.6s0.6s，整个运动过程中线圈平面始终，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向重力加速度处于竖直方向重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2，则，则( () )A A在在0 0t t1 1时间内，通过线圈的电荷量为时间内，通过线圈的电荷量为0.25C0.25C
16、B B线圈匀速运动的速度大小为线圈匀速运动的速度大小为8 m/s8 m/sC C线圈的长度为线圈的长度为1m1mD D0 0t t3 3时间内，线圈产生的热量为时间内，线圈产生的热量为4.2J4.2Jd da ab bc cd da ab bc ct t1 1d da ab bc ct t2 28. 8.如图如图所示，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为所示，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为 ，间，间距为距为L.L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.C.导轨处于匀导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为强磁场中，磁感应强度大小为B B，方向垂直于导轨平
17、面在导，方向垂直于导轨平面在导轨上放置一质量为轨上放置一质量为m m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为的动摩擦因数为 ，重力加速度大小为，重力加速度大小为g. g.忽略所有电阻忽略所有电阻让金让金属棒从导轨上端由属棒从导轨上端由静止开始下滑静止开始下滑，求：，求：(1)(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；大小的关系；(2)(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系金属棒的速度大小随时间变化的关系结论：结论：1. 1.只有在电只有在电容器充电容器充电过程中，过程中，电路中才电路中才有电路。有电路。2. 2.充电过程充电过程U UC C= =E E逐渐逐渐增大，棒增大，棒必加速运必加速运动。动。3. 3.棒的棒的a a是是定值，棒定值，棒做匀加速做匀加速运动。不运动。不可能匀速可能匀速运动。运动。
