第二十二講-電磁感應(yīng)與動(dòng)量結(jié)合(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二十二講 電磁感應(yīng)與動(dòng)量結(jié)合電磁感應(yīng)與動(dòng)量的結(jié)合主要有兩個(gè)考點(diǎn)：對(duì)與單桿模型，則是與動(dòng)量定理結(jié)合。例如在光滑水平軌道上運(yùn)動(dòng)的單桿(不受其他力作用)，由于在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的單桿為變速運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)過(guò)程所受的安培力為變力，依據(jù)動(dòng)量定理，而又由于，由以上四式將流經(jīng)桿電量q、桿位移x及速度變化結(jié)合一起。對(duì)于雙桿模型，在受到安培力之外，受到的其他外力和為零，則是與動(dòng)量守恒結(jié)合考察較多一、安培力沖量的應(yīng)用例1：如圖所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為L(zhǎng)的區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)有一個(gè)邊長(zhǎng)為a（aL）的正方形閉合線圈以初速度v0垂直磁場(chǎng)邊界滑過(guò)磁場(chǎng)后，速度為v(vv0)，那么線

2、圈（ B ）A. 完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度大于（v0+v）/2 B. 完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度等于（v0+v）/2 C. 完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)的速度小于（v0+v）/2 D. 以上情況均有可能分析：進(jìn)入和離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程分別寫動(dòng)量定理（安培力的沖量與電荷量有關(guān)，電荷量與磁通量的變化量有關(guān)，進(jìn)出磁場(chǎng)的安培力沖量相等）點(diǎn)評(píng)：重點(diǎn)考察了安培力沖量與電荷量關(guān)系。例2：如圖所示,在水平面上有兩條導(dǎo)電導(dǎo)軌MN、PQ，導(dǎo)軌間距為d，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，兩根完全相同的金屬桿1、2間隔一定的距離擺開(kāi)放在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌垂直。它們的電阻均為R，兩桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬桿的摩

3、擦不計(jì)。桿1以初速度v0滑向桿2，為使兩桿不相碰，則桿2固定與不固定兩種情況下，最初擺放兩桿時(shí)的最少距離之比為( C ) A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:1 分析：列兩次動(dòng)量定理，根據(jù)電荷量計(jì)算位移。二、動(dòng)量守恒與動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用例3：如圖所示,兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ放在水平面上,左端向上彎曲,導(dǎo)軌間距為l,電阻不計(jì)。水平段導(dǎo)軌所處空間存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)體棒a與b的質(zhì)量均為m,電阻值分別為Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平導(dǎo)軌上足夠遠(yuǎn)處,a棒在弧形導(dǎo)軌上距水平面h高度處由靜止釋放。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,重力

4、加速度為g。(1)求a棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力的大小和方向。(2)求最終穩(wěn)定時(shí)兩棒的速度大小。(3)從a棒開(kāi)始下落到最終穩(wěn)定的過(guò)程中,求b棒上產(chǎn)生的內(nèi)能。例4：如圖所示，光滑導(dǎo)軌EF、GH等高平行放置，EG間寬度為FH間寬度的3倍，導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)呈弧形升高。ab、cd是質(zhì)量均為m的金屬棒，現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)。試求：(1) ab、cd棒的最終速度；(2) 全過(guò)程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱?！敬鸢浮浚?）（2） 課后訓(xùn)練1.（多選）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬光滑導(dǎo)軌位于同一水平面上，導(dǎo)軌上橫放著兩根相同的導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成

5、矩形回路。導(dǎo)體棒的兩端連接著處于壓縮狀態(tài)的兩根輕質(zhì)彈簧，兩棒的中間用細(xì)線綁住，它們的電阻均為R，回路上其余部分的電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌平面內(nèi)兩導(dǎo)軌間有一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷細(xì)線后，導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 ( AD ) A.回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.兩根導(dǎo)體棒所受安培力的方向相同C.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒D.兩根導(dǎo)體棒和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒題目一般2.如圖所示，一質(zhì)量為m 的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬軌道的底端向上滑行，軌道平面與水平面成角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻相連，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上，軌道與金屬桿ab的電阻不計(jì)并

6、接觸良好。金屬桿向上滑行到某一高度h后又返回到底端，在此過(guò)程中（ C ）qhabRBA.整個(gè)過(guò)程中合外力的沖量大小為2mv0B.下滑過(guò)程中合外力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱C.下滑過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱小于D.整個(gè)過(guò)程中重力的沖量大小為零分析：導(dǎo)體棒滑到斜面底端的速度比v0小，因?yàn)橛邪才嗔ψ鲐?fù)功，轉(zhuǎn)化為R的焦耳熱。A考察了動(dòng)量定理，D考察了沖量。難點(diǎn)：C選項(xiàng)。上滑過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱，但是下滑的速度小，安培力做功小，產(chǎn)生的焦耳熱少。3.(多選)足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌、水平平行固定，置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在導(dǎo)軌上放兩條金屬桿、，兩桿平行且與導(dǎo)軌垂直接觸良好。設(shè)導(dǎo)軌電阻不計(jì)，兩桿的電阻為定

7、值。從某時(shí)刻起給施加一與導(dǎo)軌平行方向向右的恒定拉力作用，則以下說(shuō)法正確的是（ BD ）A向左做加速運(yùn)動(dòng)B受到的安培力始終向左C一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D、均向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)后的速度始終不會(huì)相等，但最終速度差為一定值4.如圖所示，豎直放置的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌，置于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根質(zhì)量相同的導(dǎo)體棒a和b，與導(dǎo)軌緊密接觸且可自由滑動(dòng)。先固定a，釋放b，當(dāng)b的速度達(dá)到10m/s時(shí)，再釋放a，經(jīng)過(guò)1s后，a的速度達(dá)到12m/s，則（1）此時(shí)b的速度大小是多少？（2）若導(dǎo)軌很長(zhǎng)，a、b棒最后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?！敬鸢浮?1)18m/s (2)以共同速度做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)5.質(zhì)量為m的金屬棒ab

8、，可以無(wú)摩擦地沿水平的平行導(dǎo)軌MN與PQ滑動(dòng)，兩導(dǎo)軌間寬度為d，導(dǎo)軌的M、P端與阻值為R的電阻相連，其他電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，設(shè)棒ab的初速度為v0，求棒ab停止下來(lái)時(shí)滑行的距離及在此過(guò)程中通過(guò)棒的電荷量?！敬鸢浮?.如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑水平導(dǎo)軌的間距為l，電阻不計(jì)，垂直軌道平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌上相隔一定距離放置兩根長(zhǎng)度均為l的金屬棒，a棒質(zhì)量為m，電阻為R，b棒質(zhì)量為2m，電阻為2R現(xiàn)給a棒一個(gè)水平向右的初速度v0，求：（a棒在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有與b棒發(fā)生碰撞）（1）b棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向：（2）當(dāng)a棒的速度減為時(shí)，b棒剛好碰到了障礙物，經(jīng)過(guò)

9、很短時(shí)間t0速度減為零（不反彈）求碰撞過(guò)程中障礙物對(duì)b棒的沖擊力大小：（3）b棒碰到障礙物后，a棒繼續(xù)滑行的距離【答案】(1) 向右 (2) (3)【2017貴州聯(lián)考】如圖所示，MN、PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r=0.5m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N、Q端平滑連接，M、P端連接定值電阻R，質(zhì)量M=2kg的cd絕緣桿垂直靜止在水平導(dǎo)軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)有質(zhì)量m=1kg的ab金屬桿以初速度v0=12m/s水平向右與cd絕緣桿發(fā)生正碰后，進(jìn)入磁場(chǎng)并最終未滑出，cd絕緣桿則恰好能通過(guò)半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)，不計(jì)其它電阻和摩擦，ab金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，取g=10

10、m/s2，求：（1）cd絕緣桿通過(guò)半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí)的速度大小v；（2）電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。分析：ab與cd碰撞后，cd圓周運(yùn)動(dòng)，ab減速到零?？键c(diǎn)：圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量守恒，動(dòng)能定理【2018王后雄押題卷】考點(diǎn)：電磁感應(yīng)的勻加速模型 根據(jù)圖像的截距和斜率求第一問(wèn) 第二問(wèn) 用動(dòng)量定理 F-t圖像的面積表示F的沖量 根據(jù)最后F不變求出加速后的速度第三問(wèn) 根據(jù)動(dòng)量定理求出導(dǎo)線框出磁場(chǎng)的速度，然后再用能量守恒求出焦耳熱。25.（18分）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，間距為L(zhǎng)。兩根質(zhì)量均為m的金屬桿甲、乙均在導(dǎo)軌上滑動(dòng)且與導(dǎo)軌保持垂直，甲、乙的電阻均為R，t=0時(shí)刻在導(dǎo)軌上靜止。用一根輕繩繞過(guò)光滑定滑輪后沿兩導(dǎo)軌的中線與甲連接，并在下端掛一個(gè)質(zhì)量為M的物體，將M釋放后，當(dāng)它下落距離為h時(shí)（未落地），甲的速度v1，乙的速度v2，求（1）此過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱為多少？此過(guò)程所用時(shí)間？（2）求M下落距離為h時(shí)甲、乙與導(dǎo)軌組成的閉合回路的總電功率（3）閉合回路最終的穩(wěn)定電流多大？存在的問(wèn)題：第二問(wèn)計(jì)算總電功率為什么不能用熱功率的表達(dá)式計(jì)算。這其中存在什么問(wèn)題。25.（1）甲、乙及M組成的系統(tǒng)能量守恒，-4分(2)