高一物理电磁感应中的能量问题.ppt

(1)当棒的速度v =2 m/s时,电阻R两端的电压. (2)棒下滑到轨道最底端时的速度大小. (3)棒下滑到轨道最底端时的加速度大小. 解析 (1)速度v=2 m/s时,棒中产生的感应电动势 E=Bdv =1 V ① 电路中的电流I = =1 A ② 所以电阻R两端的电压U=IR=0.6 V ③ * 第二十八页，共五十三页，2022年，8月28日 (2)根据Q=I 2Rt∝R 在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量 ④ 设棒到达底端时的速度为v m,根据能的转化和守恒 定律,得 mgLsin = ⑤ 解得v m=4 m/s ⑥ * 第二十九页，共五十三页，2022年，8月28日 (3)棒到底端时回路中产生的感应电流  根据牛顿第二定律有mg sin -BI md=ma ⑧ 解得a=3 m/s2 ⑨ 答案 (1)0.6V(2)4 m/s(3)3m/s2 ⑦ * 第三十页，共五十三页，2022年，8月28日 本题共10分.其中①②③④⑥⑦⑧⑨式各1分, ⑤式各2分. 【名师导析】 本题是典型的电磁感应综合题,涉及到电路知识和 能量知识.特别注意第(2)问中不要漏掉AD、BF段 的电动势,在计算DF间电压时注意计算的是路端电 压,等于电流与外电阻之积,不是UFD= ·Lr = Blv0.第(3)问中注意分析能量关系,不能漏掉重力 势能的变化量. 【评分标准】 * 第三十一页，共五十三页，2022年，8月28日 本题共10分.其中①②③④⑥⑦⑧⑨式各1分, ⑤式2分. 【名师导析】 1.本题综合考查电磁感应、牛顿运动定律、能量的转化与守恒定律等，解答的关键是对金属框进行正确的受力分析，弄清楚能量的转化情况. 2.对导体棒或线框受力分析时，安培力是它们受到的其中一个力，因此分析导体棒或线框的运动规律时，方法与力学中完全相同，但必须注意的是，安培力是个容易变化的力，其大小和方向都可能随着速度的变化而变化. 【评分标准】 * 第三十二页，共五十三页，2022年，8月28日 自我批阅 (20分)如图7所示,足够长的光滑平行金 属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强 度B=0.50 T的匀强磁场垂直穿过导轨平 面,导轨的上端M与P间连接阻值为 R=0.30 Ω的电阻,长为L=0.40 m、电阻 为r=0.20 Ω的金属棒ab紧贴在导轨上. 现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金 属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下 表所示,导轨电阻不计.(g=10 m/s2)求: 图7 * 第三十三页，共五十三页，2022年，8月28日 (1)在前0.4 s的时间内,金属棒ab电动势的平均值. (2)金属棒的质量. (3)在前0.7 s的时间内,电阻R上产生的热量. 时间t(s) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 下滑距离 x（m） 0 0.10 0.30 0.70 1.20 1.70 2.20 2.70 * 第三十四页，共五十三页，2022年，8月28日 解析 (1) = =0.6 V (4分) (2)从表格中数据可知,0.3 s后金属棒做匀速运动 速度v= =5 m/s (2分) 由mg-F=0 (2分) F=BIL (2分) I= (2分) E=BLv (2分) 解得m=0.04 kg (1分) * 第三十五页，共五十三页，2022年，8月28日 (3)金属棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克 服安培力做的功等于回路的焦耳热.则 mgx= mv2-0+Q (2分) QR= (2分) 解得QR=0.348 J