江苏省黄埭中学高三物理一轮学案56 电磁感应4 2页

电磁感应4‎ ‎【例1】如图所示，彼此平行的长直金属导轨倾斜放置，间距为L＝2 m、倾角为θ＝37°，导轨下端接有阻值为R＝2 Ω的电阻，质量为m＝0.2 kg的导体棒垂直跨接在导轨上并保持静止．导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好．现导轨所在的平面上有一矩形区域内存在着垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5 T．开始时，导体棒静止于磁场区域的上端，当磁场以速度v1＝5 m/s匀速沿倾斜导轨向上移动时，导体棒随之开始运动后受到大小恒为f＝1.2 N的滑动摩擦阻力作用，当棒达到稳定速度时，导体棒仍处于磁场区域内，已知： sin37°＝0.6, cos37°＝0.8，g＝10 m/s2.求：‎ ‎(1) 为使导体棒能随磁场运动，最大静摩擦阻力不能超过多少？‎ ‎(2) 导体棒所达到的恒定速度v2多大？‎ ‎(3) 导体棒在磁场区域内以恒定速度运动时，电路中消耗的电功率和维持磁场匀速运动的外力功率各为多大？‎ c ‎ a ‎ R ‎ P ‎ y ‎ Q ‎ F ‎ v ‎ b ‎ d ‎ x ‎ O ‎ ‎ ‎ x1 ‎ ‎【例2】如图所示，固定于水平面的U型金属导轨abcd，电阻不计，导轨间距L=1．0m，左端接有电阻R=2Ω。金属杆PQ的质量m=0．2kg，电阻r=1Ω，与导轨间动摩擦因数μ=0．2，滑动时保持与导轨垂直。在水平面上建立xoy坐标系，x≥0，的空间存在竖直向下的磁场，磁感应强度仅随横坐标x变化。金属杆受水平恒力F=2．4N的作用，从坐标原点开始以初速度v0=1．0m/s向右作匀加速运动，经t1=0．4s到达x1=0．8m处，g取10m/s2。求：‎ ‎（1）磁感应强度B与坐标x应满足的关系 ‎（2）金属杆运动到x1处，PQ两点间的电势差 ‎（3）金属杆从开始运动到B=/2T处的过程 中克服安培力所做的功 ‎【课堂作业】1、如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN．导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接一个R=4Ω的电阻．有一方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T．将一根质量m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r=1Ω，导轨电阻不计．现由静止开始释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，经5s金属棒滑行至cd处时刚好达到稳定速度，cd 与NQ相距s=8m．重力加速度g取10m/s2．求：‎ ‎（1）金属棒达到的稳定速度是多大？‎ ‎（2）金属棒ab从静止释放到滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的焦耳热和 ‎（3）金属棒ab从静止释放到滑行至cd处的过程中，通过电阻R的总电荷量各是多少？‎ a M P N B0‎ b Q θ R c d ‎2、如图所示，宽度L＝1.0 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内，以M为坐标原点，MN方向为x轴正方向建立坐标系，x、y轴与虚线所包围的有界匀强磁场磁感应强度大小B＝0.5 T，方向竖直向下．现将质量m＝0.1 kg的金属棒ab放在框架上，与y轴重合，受到F＝0.7 N的力作用后，由静止沿x轴方向运动，经0.5 s通过AB，接着一直做a＝2 m/s2的匀加速直线运动．PM段电阻为1 Ω，其他部分电阻不计．求：‎ ‎(1) 金属棒ab在通过AB后0.5 m的过程中，框架中产生的焦耳热；‎ ‎(2) 金属棒ab在通过AB后0.4 s时，切割磁感线产生的电动势；‎ ‎(3) 金属棒ab在刚开始运动的0.5 s内，回路中流过的电量．‎