江苏省黄埭中学高三物理一轮学案54 电磁感应2 2页

电磁感应2‎ ‎【例1】如图所示，一质量为m的导体棒ab垂直放在光滑而足够长的“”形导轨的底端，导轨宽度和导体棒长相等且接触良好，导轨平面与水平面成θ角，整 个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中．现给导体棒沿导轨向上的初速度v0，经时间t0导体棒到达最高点，然后开始返回，到达底端前已经做匀速运动，速度大小为.已知导体棒的电阻为R，其余电阻不计，重力加速度为g，忽略电路中感应电流之间的相互作用．求：‎ ‎(1) 导体棒从开始运动到返回底端的过程中，回路中产生的电能；‎ ‎(2) 导体棒在底端开始运动时的加速度大小；‎ ‎(3) 导体棒上升的最大高度.‎ ‎【例2】如图甲所示 路中，电源的电动势为E、内阻为r，电阻R1＝r.相距为L的足够长平行光滑金属导轨MP、NQ与水平面夹角为θ，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.水平放置的导体棒ab的电阻为R，与导轨垂直且电接触良好，导轨上端接有一单刀双掷开关S，S原来与1接通，导体棒ab刚好能保持静止状态．现将开关S迅速与2接通，导体棒ab在导轨上滑行距离为x时，速度达到最大．电路中其他电阻不计，重力加速度为g，则：(1)导体棒ab的质量m为多少？‎ ‎(2)求开关S与2接通后导体棒ab运动的最大速度vm，并求出导体棒滑行距离x的过程中回路产生的焦耳热Q；‎ ‎(3)当开关S与2接通后，导体棒ab的速度刚达到最大时，迅速把开关S与1接通，试在乙图中定性作出整个过程中导体棒ab的速度v随时间t变化的图象，并求出开关S与1再次接通后滑行的距离x1.‎ b a Q P N M α B R ‎【课堂作业】1、如图所示，间距为L的两条足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为α，导轨的电阻不计，导轨的N、P端连接一阻值为R的电阻，导轨置于磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中．将一根质量为m、电阻不计的导体棒ab垂直放在导轨上，导体棒ab恰能保持静止．现给导体棒一个大小为v0、方向沿导轨平面向下的初速度，然后任其运动，导体棒在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好．设导体棒所受滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等．求：‎ ‎（1）导体棒与导轨间的动摩擦因数µ；‎ ‎（2）导体棒在导轨上移动的最大距离x；‎ ‎（3）整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q．‎ ‎ ‎ ‎2、如图所示，足够长的U型金属框架放置在绝缘斜面上，斜面倾角30°，框架的宽度l＝1.0 m、质量M＝1.0 kg.导体棒ab垂直放在框架上，且可以无摩擦的运动．设不同质量的导体棒ab放置时，框架与斜面间的最大静摩擦力均为Fmax＝7 N．导体棒ab电阻R＝0.02 Ω，其余电阻一切不计．边界相距d的两个范围足够大的磁场Ⅰ、Ⅱ，方向相反且均垂直于金属框架，磁感应强度均为B＝ 0.2 T．导体棒ab从静止开始释放沿框架向下运动，当导体棒运动到即将离开Ⅰ区域时，框架与斜面间摩擦力第一次达到最大值；导体棒ab继续运动，当它刚刚进入Ⅱ区域时，框架与斜面间摩擦力第二次达到最大值．(g取10 m/s2)．求：‎ ‎(1) 磁场Ⅰ、Ⅱ边界间的距离d；‎ ‎(2) 欲使框架一直静止不动，导体棒ab的质量应该满足的条件；‎ ‎(3) 质量为1.6 kg的导体棒ab在运动的全过程中，金属框架受到的最小摩擦力．‎