江苏省黄埭中学高三物理一轮学案55 电磁感应3 2页

电磁感应3‎ ‎【例1】如图所示，在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF，EF∥GH，DE＝EF＝DG＝GH＝EG＝L.一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中．现对导体棒AC施加一水平向右的外力，使导体棒从D位置开始以速度v0沿EF方向做匀速直线运动，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触．‎ ‎(1)求导体棒运动到FH位置，即将离开导轨时，FH两端的电势差；‎ ‎(2)关于导体棒运动过程中回路产生感应电流，小明和小华两位同学进行了讨论．小明认为导体棒在整个运动过程中是匀速的，所以回路中电流的值是恒定不变的；小华则认为前一过程导体棒有效切割长度在增大，所以电流是增大的，后一过程导体棒有效切割长度不变，电流才是恒定不变的．你认为这两位同学的观点正确吗？请通过推算证明你的观点；‎ ‎(3)求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中，导体棒上产生的焦耳热．‎ ‎【例2】如图甲所示，垂直于水平桌面向上的有界匀强磁场，磁感应强度B=0.8T，宽度L=‎2.5m。光滑金属导轨OM、ON固定在桌面上，O点位于磁场的左边界，且OM、ON与磁场左边界均成45°角。金属棒ab放在导轨上，且与磁场的右边界重合。t=0时，ab在水平向左的外力F作用下匀速通过磁场。测得回路中的感应电流随时间变化的图象如图乙所示。已知OM、ON接触处的电阻为R，其余电阻不计。‎ ‎（1）利用图象求出这个过程中通过ab棒截面的电荷量及电阻R；‎ ‎（2）写出水平力F随时间变化的表达式；‎ ‎（3）已知在ab通过磁场的过程中，力F做的功为W焦，电阻R中产生的焦耳热与一恒定电流I0在相同时间内通过该电阻产生的热量相等，求I0的值。‎ ‎【课堂作业】1、如图，顶角为90°的光滑金属导轨MON固定在水平面上，导轨MO、NO 的长度相等，M、N两点间的距离l＝2 m，整个装置处于磁感应强度大小B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场中．一根粗细均匀、单位长度电阻值r＝0.5 Ω/m的导体棒在垂直于棒的水平拉力作用下，从MN处以速度v＝2 m/s沿导轨向右匀速滑动，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，求：‎ ‎(1) 导体棒刚开始运动时所受水平拉力F的大小；‎ ‎(2) 开始运动后0.2 s内通过导体棒的电荷量q；‎ ‎(3) 导体棒通过整个金属导轨的过程中产生的焦耳热Q.‎ ‎2、如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角=37°，导轨间的距离L=‎1.0 m，下端连接R=1.6的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感强度B=1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m=‎0.5 kg、电阻r=0.4的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F=5.0 N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行‎2.8 m后速度保持不变．求：(sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=‎10m/s2)‎ ‎（1）金属棒匀速运动时的速度大小v；（2）当金属棒沿导轨向上滑行的速度时，其加速度的大小a；（3）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR．‎ a M P N B0‎ b Q θ R c d ‎3、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上产生的焦耳热和通过电阻R的总电荷量各是多少？‎