2020-2021学年高中物理第2章电磁感应及其应用阶段复习课课件鲁科版选择性必修2-2020_2.ppt

【解析】(1)匀速时，拉力与安培力平衡，知F=IlB，得 I= (2)金属杆a切割磁感线，产生的电动势E=Blv。 回路电流I= 联立得：v= (3)平衡时，对b杆受力分析如图所示，设杆和圆心 的连线与竖直方向的夹角为θ，有tanθ= 得θ=60° 杆b静止的位置距圆环最低点的高度为 h=r(1-cosθ)= 。 答案：(1) 2.如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行固定在同一水平面上， 两导轨间距l=0.20 m，两导轨的左端之间所接有的电阻R=0.40 Ω，导轨上 停放一质量m=0.10 kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r= 0.10 Ω，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强 磁场中，磁场方向竖直向下。现用一水平外力F向右拉金属杆，使之由静止开 始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压 表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。求金属杆开始运动经t=5.0 s时， (1)通过金属杆的感应电流的大小和方向。 (2)金属杆的速度大小。 (3)外力F的瞬时功率。 【解析】(1)由图像可知，t=5.0 s时，U=0.4 V 此时通过金属杆的电流为I= =1 A。 用右手定则判断出，此时电流的方向由b指向a。 (2)金属杆产生的感应电动势E=I(R+r)=0.5 V 因为E=Blv，所以0.5 s时金属杆的速度大小 v= =5 m/s。 (3)金属杆速度为v时，电压表的示数应为U= Blv 由图像可知，U与t成正比，由于R、r、B及l均为不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动， 金属杆运动的加速度a= =1 m/s2。 根据牛顿第二定律，在5.0 s末时对金属杆有 F-BIl=ma，解得F=0.20 N 此时F的瞬时功率P=Fv=1.0 W。 答案：(1)1 A　b指向a　(2)5 m/s　(3)1.0 W 三、电磁感应中的能量问题 【典例3】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间 距l=0.5 m，左端接有阻值R=0.3 Ω的电阻。一质量m=0.1 kg、电阻r=0.1 Ω 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁 感应强度B=0.4 T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2 m/s2 的加 速度做匀加速运动，当棒的位移x=9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停 下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1。导轨足够长 且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： (1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF。 【解析】(1)设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为ΔΦ， 回路中的平均感应电动势为 ， 由法拉第电磁感应定律得 ① 其中ΔΦ=Blx ② 设回路中的平均电流为 ，由闭合电路的欧姆定律得 ③ 则通过电阻R的电荷量为q= Δt ④ 联立①②③④式，代入数据得q=4.5 C ⑤ ⑤楞次定律或右手定则 ⑥电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 ⑦E=n 　⑧E=Blv　⑨E= Blv ⑩由线圈自身电流变化所产生的电磁感应现象 ?由于电磁感应，在导体中产生的像水中的旋涡一样的感应电流 核心考点突破 一、电磁感应中的图像问题 【典例1】(多选)(2019·全国卷Ⅱ)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(　　) 【解析】选A、D。如果PQ进入磁场时加速度为零，PQ做匀速运动，感应电流恒定。若PQ出磁场时MN仍然没有进入磁场，则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间，由于磁通量Φ不变，无感应电流。由于PQ、MN从同一位置释放，故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，但方向相反，A正确，B错误。若PQ出磁场前MN已经进入磁场，由于磁通量Φ不变，无感应电流，PQ、MN均加速运动，PQ出磁场后，MN由于在磁场中的速度比进磁场时的速度大，故电流比PQ进入磁场时电流大，此后PQ做减速运动，电流减小，故C错误，D正确。 【方法技巧