教科版高中物理高二選修學(xué)案：第一章電磁感應(yīng)7電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒有答案

1、1學(xué)案 7 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1進(jìn)一步理解能量守恒定律是自然界普遍遵循的一條規(guī)律，楞次定律的實(shí) 質(zhì)就是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)2 通過(guò)具體實(shí)例理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化 3 掌握電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分析.1 垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置、長(zhǎng)為L(zhǎng) 的直導(dǎo)線通過(guò)電流為 I 時(shí)，它所受的安培力 F = BL，安培力方向的判斷用左手定則.2 牛頓第二定律：F= ma,它揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.當(dāng)加速度 a 與速度 v 方向相同時(shí)，速度增大， 反之速度減小.當(dāng)加速度 a 為零時(shí)，物體做勻 速直線運(yùn)動(dòng).3做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，功是能量轉(zhuǎn) 化

2、的量度.幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系(1) 合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化.(2) 重力做的功等于重力勢(shì)能的變化.(3) 彈簧彈力做的功等于彈性勢(shì)能的變化.(4) 除了重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做的功等于機(jī)械能的變化.4電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量焦耳定律：Q = I1 2 3 4 5Rt.X新知呈現(xiàn)在導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，產(chǎn)生的電能是通過(guò)外力克服安培力做功轉(zhuǎn)化而來(lái)的，而這些電能又通過(guò)感應(yīng)電流做功，轉(zhuǎn)化為其他形式的能量學(xué)習(xí)探究區(qū)基礎(chǔ)自學(xué)躍實(shí)軍點(diǎn)豆動(dòng)探究一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作用，所以電磁感應(yīng)問(wèn)題往往與力學(xué)問(wèn)題聯(lián)系在一起，處理此類(lèi)問(wèn)題的基本

3、方法是：2 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.3 求回路中的電流強(qiáng)度的大小和方向.4 分析研究導(dǎo)體受力情況(包括安培力).5 列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解.22電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及的具有收尾速度的力學(xué)問(wèn)題，關(guān)鍵要抓好受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析;周而復(fù)始地循環(huán)，加速度等于零時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài).3 兩種狀態(tài)處理導(dǎo)體勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)根據(jù)平衡條件列式分析；導(dǎo)體做勻速直線運(yùn)動(dòng)之前，往往做變加速運(yùn)動(dòng), 處于非平衡狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系分析.二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒問(wèn)題設(shè)計(jì)為什么說(shuō)楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)中的具體表現(xiàn)?答案 楞次定律表明，感應(yīng)電流的效果總是

4、阻礙引起感應(yīng)電流的原因.正是由于“阻礙”作用的存在，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生電能的同時(shí)必然伴隨著其他形式能量的減少，可見(jiàn)，楞次定律是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的必然結(jié)果.要點(diǎn)提煉1.電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)外力克服安培力做功， 把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能；感應(yīng)電流通過(guò)電路做功又把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能(如內(nèi)能).這一功能轉(zhuǎn)化途徑可表示為:2.求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒問(wèn)題的一般思路(1)分析回路，分清電源和外電路.分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化.如：1有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；2有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化；3克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多

5、少功，就產(chǎn)生多少電能.(3)列有關(guān)能量的關(guān)系式.3.焦耳熱的計(jì)算技巧2(1) 感應(yīng)電路中電流恒定，焦耳熱Q= I Rt.(2) 感應(yīng)電路中電流變化，可用以下方法分析：導(dǎo)休切耦磁感錢(qián)厲_Zr產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3與口的方向艾系口變化F=ma合外力變It他形式的外力克服電逆其他形式的能敬 (如內(nèi)能)3利用功能關(guān)系產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即 Q = W安.而克服安培力做的功 W安可由動(dòng)能定理求得.4利用能量守恒，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱等于其他形式能量的減少，即Q=AE其他.典例精析一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【例 1 如圖 1 甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ 平行放置在傾角為B的絕緣斜面

6、上，兩導(dǎo)軌間距為 L , M、P 兩點(diǎn)間接有阻值為 R 的電阻一根質(zhì)量為 m 的均勻直金屬桿ab 放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為垂直于斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，讓 屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦.(1)由 b 向 a 方向看到的裝置如圖乙所示，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出 ab 桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖.在加速下滑過(guò)程中，當(dāng) ab 桿的速度大小為 v 時(shí)，求此時(shí) ab 桿中的電流及其加速度的大小.(3)求在下滑過(guò)程中，ab 桿可以達(dá)到的速度最大值.解析(1)如圖所示，ab 桿受：重力 mg，豎直向下；支持力 N，垂直于斜面向上；安培力F安，沿斜面向上.根據(jù)牛頓第二定律

7、，有2 2BLv ma= mgsin0F安=mgsin0 R-B2L2Va=gsin 0-話.B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向ab 桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金(2)當(dāng) ab 桿速度大小為 v 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = BLv，此時(shí)電路中電流 I =E=Rab 桿受到的安培力BLvRF安=BIL2 2BLv屮5(3)當(dāng) a = 0 時(shí)，ab 桿有最大速度：mgRsin0Vm=B2L2答案(1)見(jiàn)解析圖6、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 例 2如圖 2 所示，矩形線圈長(zhǎng)為 L,寬為h，電阻為 R,質(zhì)量為m,線圈在空氣中豎直下 落一段距離后（空氣阻力不計(jì)），進(jìn)入一寬度也為 h、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

8、線圈進(jìn) 入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為 Eki，線圈剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為 Ek2，從線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)到線圈剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為Q,線圈克服磁場(chǎng)力做的功為W1,重力做的功為 W2,則以下關(guān)系中正確的是（）iL:. -.八*XXXKBhXXXx J圖 2A . Q= Ek1 Ek2B . Q= W2 W1C. Q= W1D . W2= Ek2 Ek1解析 線圈進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到安培力的作用，線圈克服安培力所做的功等于產(chǎn)生的熱量，故選項(xiàng)C 正確根據(jù)功能的轉(zhuǎn)化關(guān)系得，線圈減少的機(jī)械能等于產(chǎn)生的熱量，即Q= W2+ Eki Ek2，故選項(xiàng) A、B 錯(cuò)誤.根據(jù)動(dòng)能定理得W2 Wi=E

9、k2 Eki,故選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.答案 C自我檢測(cè)區(qū)1.（電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題）如圖 3 所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)存在于虛線框內(nèi)， 矩形線圈豎直下落.如 果線圈中受到的磁場(chǎng)力總小于其重力，則它在1、2、3、4 位置時(shí)的加速度關(guān)系為（）廠匚二U；X X X X XX j X I X I1 XXX X X圖 3B . ai= a2= a3= a4答案 CBLvRgsin 02, 2BLvmRmgRsin022B L檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)咸功快樂(lè)A. aia2a3a4C . ai=a3a2a4D . ai=a3a2=a47解析 線圈自由下落時(shí)，加速度為印=g.線圈完全在磁場(chǎng)中時(shí)，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈不受

10、安培力作用，只受重力，加速度為a3= g.線圈進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將受到向上的安培力，根據(jù)牛頓第二定律得知，a2 g, a4a4,故 ai= a3a2d.所以本題選 C.2.（電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒）如圖 4 所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為0的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R,導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì)斜面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上質(zhì)量為m、電阻可以忽略不計(jì)的金屬棒ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力 F 作用下沿導(dǎo)軌勻速上滑，且上升的高度為h,在這一過(guò)程中（）圖 4A 作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零B 作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的

11、功等于mgh 與電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱之和C.恒力 F 與安培力的合力所做的功等于零D .恒力 F 與重力的合力所做的功等于電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱答案 AD解析 金屬棒勻速上滑的過(guò)程中，對(duì)金屬棒受力分析可知，有三個(gè)力對(duì)金屬棒做功，恒力F做正功，重力做負(fù)功，安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沿斜面向下，做負(fù)功.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力 為零，故合力做功為零，A 正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電路中 的電能，電能又等于 R上產(chǎn)生的焦耳熱，故外力 F 與重力的合力所做的功等于電阻R 上產(chǎn)生的焦耳熱，D 正確.3.（電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量綜合問(wèn)題）足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌 MN 和 PK 表面粗糙，

12、與水 平面之間的夾角為a間距為 L.垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B， MP 間接有阻值為 R 的電阻，質(zhì)量為 m 的金屬桿 ab 垂直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計(jì)如圖 5 所示， 用恒力 F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿 ab，使金屬桿由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，桿運(yùn)動(dòng)的最大速度為 vm， t s 末金屬桿的速度為 V1，前 t s 內(nèi)金屬桿的位移為 X，（重力加速度為 g）求：8圖 5（1）金屬桿速度為 w 時(shí)加速度的大小;（2）整個(gè)系統(tǒng)在前 t s 內(nèi)產(chǎn)生的熱量.92 2答案(1嚴(yán)VimR2 2B L VmX 12(2)- qmvi解析（1）設(shè)金屬桿和導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（J,當(dāng)桿運(yùn)動(dòng)的速度為_(kāi)B2L

13、2vmF+mgs ina R Jmgosa=0當(dāng)桿的速度為 Vi時(shí)，有：2 2_B L viF+mgs inaJmgosa=ma解得：2 2B L (vm vi a=mR2 2B2L2vmXR40分鐘課時(shí)作業(yè)題組一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題i如圖 i 所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U 形導(dǎo)線框 abed，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R 為一電阻，ef 為垂直于 ab 的一根導(dǎo)體桿，它可在 ab、ed 上無(wú)摩擦地滑動(dòng).桿 ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)開(kāi)始時(shí)，給ef 一個(gè)向右的初速度，則（）A . ef 將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速B.ef 將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止C.ef 將勻速向右運(yùn)動(dòng)D.

14、 ef 將往返運(yùn)動(dòng)答案 AVm時(shí)，有:（2）t s 末金屬桿的速度為vi.焦耳熱 Qi= Fx + mgxsina前 ts 內(nèi)金屬桿的位移為i2Jmgxosa?mvi.x,由能量守恒得:Jmvi2Rx x- x xX x x x sc K圖 i10運(yùn)動(dòng).故 A 正確.解析 ef向右運(yùn)動(dòng)，切產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，2,2丄B I v.會(huì)受到向左的安培力而做減ef 做的是加速度減小的減速112如圖 2 所示，有兩根和水平方向成a角的光滑平行的金屬軌道，間距為I，上端接有可變電阻 R,下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B根質(zhì)量為的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，

15、金屬桿的速度會(huì)趨于一個(gè)最大速度圖 3B . FcFdFbD . FcFbFcFbC. FcFbFd答案 D12解析 線圈從 a 到 b 做自由落體運(yùn)動(dòng)，在 b 處開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，由于線圈的上下邊的距離很短，所以經(jīng)歷很短的變速運(yùn)動(dòng)而完全進(jìn)入磁場(chǎng)， 在 c 處線圈中磁通量不變不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力作用，但線圈在重力作用下依然加速，因此線圈在 d 處離開(kāi)磁場(chǎng)切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大， 故該處所受安培力必然大于b 處.綜合分析可知，選項(xiàng) D 正確.4如圖 4 所示，在平行水平地面的有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，有三個(gè)大小相同的，用相同 的金屬材料制成的正方

16、形線框，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.A 線框有一個(gè)缺口， B、C 線框都閉合，但 B 線框?qū)Ь€的橫截面積比 C 線框大現(xiàn)將三個(gè)線框從同一高度由靜止開(kāi)始同時(shí) 釋放，下列關(guān)于它們落地時(shí)間說(shuō)法正確的是（）H 0 SX X X X X X XX X X X X X XX X X X X X XX X X X X X X圖 4A .三個(gè)線框同時(shí)落地B 三個(gè)線框中，A 線框最早落地C. B 線框在 C 線框之后落地D . B 線框和 C 線框在 A 線框之后同時(shí)落地答案 BD解析 A 線框由于有缺口，在磁場(chǎng)中不能形成電流，所以下落時(shí)不受安培力作用，故下落的加速度一直為 g ;設(shè)正方形邊長(zhǎng)為 I，電阻率為pB、

17、C 線框的底邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為2 2mg-BBRVI= ma,即 a = g-瓷其中所以加速度與線框橫截面積無(wú)關(guān)，故兩線框的運(yùn)動(dòng)情況完全相同, 框同時(shí)落地.選項(xiàng) B、D 正確.題組二電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒5如圖 5 所示，位于一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌，處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向 垂直于導(dǎo)軌所在的平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬桿ab 放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F 拉桿 ab,使它由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)均可不計(jì).用E 表示回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，i 表示回路中的感應(yīng)電流，在 i 隨時(shí)間增大的過(guò)程中，電阻消耗的功率等于4I

18、2Rm= ps 4ISp密=16Ip密，即在 A 線框之后 B、C 線V,則根據(jù)牛頓第二定律知13A.F 的功率14B .安培力的功率的絕對(duì)值C. F 與安培力的合力的功率D.iE 答案 BD6.如圖 6 所示，邊長(zhǎng)為 L 的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為 m,由距磁場(chǎng) H 高處自由下落，其下邊 ab 進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，線圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊 de 剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí)， 速度減為 ab 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半，磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng),則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為（）d c一a bfHx y x x xX X X X X X X答案 C解析 設(shè)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為V!,剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度 V2=號(hào)-

19、 -12線框自開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)共下落高度為2L.由題意得-mvi2= mgH3由 得 Q = 2mgL + 4mgH.C 選項(xiàng)正確.7如圖 7 所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abed, ab 邊長(zhǎng)大于 be 邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、邊界為 MN 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)，兩次速度大小相同， 方向均垂直于 MN.第一次 ab 邊平行 MN 進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為 Qi，通過(guò)線框?qū)w橫截面積的電荷量為 qi；第二次 be 邊平行于 MN 進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q?，通過(guò)線框q2，則（）Af,X X xXXX答案 AA. 2mgLC. 2mgL + 3mgHB

20、.2mgL + mgH1D. 2mgL + qmgH12mvi212+ mg2L =，導(dǎo)體橫截面的電荷量為A . QiQ2，q1=q2C.Qi= Q2， qi= q2胡x x圖 7B . Qi Q2，qiq2D . Qi=Q2， qi q215解析根據(jù)功能關(guān)系知，線框上產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，即2 22B labV _ B SR1bcR1abB2SV同理 Q2= - Ibc,又 lab lbc,故 Ql Q2；故 qi= q2.因此 A 正確.8水平放置的光滑平行導(dǎo)軌上放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒 ab, ab 處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向如圖 8 所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 導(dǎo)軌的

21、一端接一阻值為 R 的電阻，導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒 電阻不計(jì)現(xiàn)使 ab 在水平恒力 F 作用下由靜止沿垂直于磁場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過(guò)位移為x時(shí)，ab 達(dá)到最大速度 vm.此時(shí)撤去外力，最后 ab 靜止在導(dǎo)軌上.在 ab 運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中, 下列說(shuō)法正確的是（）A 撤去外力后，ab 做勻減速運(yùn)動(dòng)B .合力對(duì) ab 做的功為 Fx12C. R 上釋放的熱量為 Fx+ mvmD.R 上釋放的熱量為 Fx答案 DB2|2解析撤去外力后，導(dǎo)體棒水平方向只受安培力作用，而F安=艮于,F安隨 V 的變化而變化，故導(dǎo)體棒做加速度變化的變速運(yùn)動(dòng)， A 錯(cuò)；對(duì)整個(gè)過(guò)程由動(dòng)能定理得 錯(cuò)；由能量守恒定律知，外力做的功等于整個(gè)回路

22、產(chǎn)生的電能，電能又轉(zhuǎn)化為 熱量，即 Q = Fx, C 錯(cuò)，D 正確.W合=AEk=0,BR 上釋放的題組三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量綜合問(wèn)題9如圖 9 所示，間距為 L、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一 阻值為 R 的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、有效電阻也為 R 的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中現(xiàn)使金屬棒以初速度 V 沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，若金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的電荷量為q下列說(shuō)法正確的是Qi= Wi= Filbc=_ E 因 q= I t=-Rt=，圖 816A 金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng)17B整個(gè)過(guò)程中金屬棒在導(dǎo)軌

23、上發(fā)生的位移為 qRBL12C.整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功為2mv212D 整個(gè)過(guò)程中電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2答案 C解析因?yàn)榻饘侔粝蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)受到向左的安培力作用,金屬棒向左做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng);整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功等于金屬棒動(dòng)能的減少量12的熱量等于機(jī)械能的減少量 -mv2,電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱為10.如圖 10 所示，MN 和 PQ 是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為 L,導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接右端接一個(gè)阻值為R 的定值電阻平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為 d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為 m、電阻也為 R 的金屬棒從高

24、度為 h 處?kù)o止釋放，到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處恰好停止.已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中（）圖 10Bd 2gh2RBdLRmgh12(mgh -卩 mg)d答案 D解析 金屬棒下滑到底端時(shí)的速度為v = _ 2gh，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E= BLv,所以流過(guò)金屬棒的最大電流為 i =評(píng)；通過(guò)金屬棒的電荷量為q = =Bf；克服安培力所做的功為W=mgh-卩mgd電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功， 所以金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為 (mgh-mg)d 選項(xiàng) D 正確.11如圖 11 所示，傾角為B的“ U”型金屬框架下端連接一阻值為R 的電阻，相

25、互平行的金屬桿 MN、PQ 間距為 L,與金屬桿垂直的虛線 a1b1 a2b2區(qū)域內(nèi)有垂直框架平面向上的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B, a1b1、a2b2間距離為 d，一長(zhǎng)為 L、質(zhì)量為 m、電阻為 R 的導(dǎo)且安培力隨速度的減小而減小，所以BLxtq= IEt=2E?t=BLx2R，解得 x=2Rq；gmv2;整個(gè)過(guò)程中電路中產(chǎn)生12mv .4A .流過(guò)金屬棒的最大電流為B 通過(guò)金屬棒的電荷量為C 克服安培力所做的功為D .金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為kdHQ18體棒在金屬框架平面上與磁場(chǎng)上邊界a?b2距離 d 處從靜止開(kāi)始釋放，最后能勻速通過(guò)磁場(chǎng)(1)導(dǎo)體棒剛到達(dá)磁場(chǎng)上邊界a2b2時(shí)的速度大小 vi；導(dǎo)體棒勻速通過(guò)磁場(chǎng)下邊界aibi時(shí)的速度大小 V2；(3)導(dǎo)體棒穿越磁場(chǎng)過(guò)程中，回路產(chǎn)生的電能.答案(1) 2gdsine2mB)3 2 22_ _2m g R sine(3)2mgdsin e44解析(1)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)外沿斜面下滑，只有重力做功,12由機(jī)械能守恒定律得： mgdsine=?mv12解得：V1= 2gdsine(2)導(dǎo)體棒勻速通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)下邊界a1b1時(shí)，由平衡條件: mgs