《用“三環(huán)五步法”解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)和能量問題》 Mi

1、用“三環(huán)五步法”解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)和能量問題綿陽東辰國際學(xué)校 胡明會 2013-12-29類 順藤摸瓜型 中間開花型 倒打一耙型模 理想模型 狀態(tài)模型 過程模型調(diào) 物體平衡 牛頓定律 動能定理求出電源電動勢和內(nèi)阻求出相關(guān)部份電流的大小以便求解安培力定研究對象，只分析性質(zhì)力、只分析外力，特別是安培力研究對象處于平衡態(tài)還是非平衡態(tài) 根據(jù)功能關(guān)系典型例題1.如圖所示，兩條間距L=1m的光滑金屬導(dǎo)軌制成的斜面和水平面，斜面的中間用阻值為R=2的電阻連接在水平導(dǎo)軌區(qū)域和斜面導(dǎo)軌及其右側(cè)區(qū)域內(nèi)分別有豎直向下和豎直向上的勻強磁場B1 和B2，且B1=B2=0.5T在斜面的頂端e、f兩點分別用等長輕質(zhì)柔

2、軟細(xì)導(dǎo)線連接abab和cd是質(zhì)量均為m=0.1kg，長度均為1m的兩根金屬棒，ab棒電阻為r1=2，cd棒電阻為r2=4，cd棒置于水平導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌垂直，金屬棒、導(dǎo)線及導(dǎo)軌接觸良好已知t=0時刻起，cd棒在外力作用下開始水平向右運動（cd棒始終在水平導(dǎo)軌上運動），ab棒受到F=0.75+0.2t（N）沿水平向右的力作用，始終處于靜止?fàn)顟B(tài)且靜止時細(xì)導(dǎo)線與豎直方向夾角=37°導(dǎo)軌的電阻不計，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（1）分析并計算說明cd棒在磁場B1中做何種運動；（2）t=0時刻起，求1s內(nèi)通

3、過ab棒的電量q；（3）若t=0時刻起，2s內(nèi)作用在cd棒上外力做功為W=21.33J，則這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR多大？典型例題2如圖所示，ef，gh為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L=1m，導(dǎo)軌左端連接一個R=2的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應(yīng)強度為B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動試解答以下問題（1）若施加的水平外力恒為F=8N，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金

4、屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金屬棒從開始運動到速度v3=2m/s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為8.6J，則該過程所需的時間是多少？典型例題3如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻R1=0.3，長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上框架質(zhì)量m2=0.2kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，電阻不計且足夠長電阻R2=0.1的MN垂直于MM'整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.5T垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM、NN保持良好接觸當(dāng)a

5、b運動到某處時，框架開始運動設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2（1）求框架開始運動時ab速度v的大小；（2）從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J，求該過程ab位移x的大小典型例題4如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和 P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長l=0.5m，其電阻為r，與導(dǎo)軌接觸良好整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.4T現(xiàn)使ab以v=10m/s的速度向右做勻速運動（1）ab中的感應(yīng)電動勢多大？（2）ab中電流的方向如何？（3）若定值電阻R=

6、3O，導(dǎo)體棒的電阻r=1O，則電路電流大？典型例題5如圖甲所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L=0.40m，導(dǎo)軌平面與水平面成=300角，上端和下端通過導(dǎo)線分別連接阻值R1=R2=1.2的電阻，質(zhì)量為m=0.20kg、阻值為r=0.20的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸，整個裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場中，取重力加速度g=10m/s2若所加磁場的磁感應(yīng)強度大小恒為B，通過小電動機對金屬棒施加力，使金屬棒沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運動，經(jīng)過0.5s電動機的輸出功率達(dá)到10W，此后保持電動機的輸出功率不變，金屬棒運動的v-t圖如圖乙所示，試求：（1）磁感應(yīng)強度B的大??；（2）

7、在0-0.5s時間內(nèi)金屬棒的加速度a的大小；（3）在0-0.5s時間內(nèi)電動機牽引力F與時間t的關(guān)系；（4）如果在0-0.5s時間內(nèi)電阻R1產(chǎn)生的熱量為0.135J，則這段時間內(nèi)電動機做的功典型例題6如圖所示，在距離水平地面h=0.8m的虛線的上方有一個方向垂直于紙面水平向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1T正方形線框abcd的邊長l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg，R=0.08，物體A的質(zhì)量M=0.2kg開始時線框的cd邊在地面上，各段繩都處于伸直狀態(tài)，從如圖所示的位置將A從靜止釋放一段時間后線框進入磁場運動當(dāng)線框的cd邊進入磁場時物體A恰好落地，此時輕繩與物體A分離，線框繼續(xù)上升一段時間后開始下落

8、，最后落至地面整個過程線框沒有轉(zhuǎn)動，線框平面始終處于紙面，g取10m/s2求：（1）線框從開始運動到最高點所用的時間；（2）線框落地時的速度大小；（3）線框進入和離開磁場的整個過程中線框產(chǎn)生的熱量典型例題7如圖所示，在絕緣光滑的水平面上，有一個質(zhì)量為m、邊長為L的正方形線框，用一垂直于ab 邊的恒定外力將正方形線框以速率v1勻速拉進磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場區(qū)域，當(dāng)正方形線框全部進入磁場后立即將外力撤去，線框最終能完全離開磁場，若測得cd邊剛要離開磁場時速率為v2，已知磁場方向豎直向下，寬度為5L，正方形線框每條邊的電阻均為R，求：（1）恒定外力的大?。唬?）線框ab邊剛進磁場到剛要出磁場時所用時間t和cd邊剛要離開磁場時的電勢差Ucd；（3）整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q典型例題8如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面的夾角為=30°，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌處在垂直導(dǎo)軌平面斜向上的有界勻強磁場中兩根電阻都為R=2、質(zhì)量都為m=0.2kg的完全相同的細(xì)金屬棒ab和cd垂直導(dǎo)軌并排靠緊的放置在導(dǎo)軌上，與磁場上邊界距離為x=1.6m，有界勻強磁場寬度為3x=4.8m先將金屬棒ab由靜止釋放，金屬棒ab剛進入磁場就恰好做勻速運動，此時立即由靜止釋