【步步高】2020年高考物理大一輪 第九章 專題10 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題 新人教版選修3-2

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1、專題10　電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.會分析計算電磁感應(yīng)中的安培力參與的導(dǎo)體的運動及平衡問題.2.會分析計算電磁感應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移． 考點一　電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析 考點解讀 導(dǎo)體兩種狀態(tài)及處理方法 (1)導(dǎo)體的平衡態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)． 處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析． (2)導(dǎo)體的非平衡態(tài)——加速度不為零． 處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析． 典例剖析 例1　(2020·四川理綜·24)如圖1所示，間距l(xiāng)＝0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)．在水平面a1b

2、1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強度B1＝0.4 T、方向豎直向上和B2＝1 T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場．電阻R＝0.3 Ω、質(zhì)量m1＝0.1 kg、長為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好．一端系于K桿中點的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2＝0.05 kg的小環(huán)．已知小環(huán)以a＝6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動．不計導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長．取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，

3、cos 37°＝0.8.求： 圖1 (1)小環(huán)所受摩擦力的大?。? (2)Q桿所受拉力的瞬時功率． 思維突破　解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”，即：先作“源”的分析——分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r； 再進(jìn)行“路”的分析——分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究對象(常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力； 接著進(jìn)行“運動”狀態(tài)的分析——根據(jù)力和運動的關(guān)系，判斷出正確的運動模型． 圖2 跟蹤訓(xùn)練1　如圖2所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，e

4、f是一電阻 可不計的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保 持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的 勻強磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時間后閉合開關(guān)S，則S 閉合后 (　　) A．導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g B．導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g C．導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同 D．導(dǎo)體棒ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒 考點二　電磁感應(yīng)中的能量問題分析 考點解讀 1．過程分析 (1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實

5、質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程． (2)電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功．此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． (3)當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能．安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程．安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能． 2．求解思路 (1)若回路中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及W＝UIt或Q＝I2Rt直接進(jìn)行計算． (2)若電流變化，則：①利用安培力做的功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；②利

6、用能量守恒求解：若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化，則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能． 典例剖析 圖3 例2 如圖3所示，空間存在豎直向上、磁感應(yīng)強度B＝1 T的勻 強磁場，ab、cd是相互平行間距L＝1 m的長直導(dǎo)軌，它們處在 同一水平面內(nèi)，左邊通過金屬桿ac相連．質(zhì)量m＝1 kg的導(dǎo)體 棒MN水平放置在導(dǎo)軌上，已知MN與ac的總電阻R＝0.2 Ω，其他電阻 不計．導(dǎo)體棒MN通過不可伸長的細(xì)線經(jīng)光滑定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，現(xiàn)將重物由靜止?fàn)顟B(tài)釋放后與導(dǎo)體棒MN一起運動，并始終保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好．已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，其他摩擦不計，導(dǎo)軌足夠長，重物離地面足夠高，

7、重力加速度g取10 m/s2. (1)請定性說明：導(dǎo)體棒MN在達(dá)到勻速運動前，速度和加速度是如何變化的？達(dá)到勻速運動時MN受到的哪些力的合力為零？并定性畫出棒從靜止至勻速運動的過程中所受的安培力大小隨時間變化的圖象(不需說明理由及計算達(dá)到勻速運動的時間)； (2)若已知重物下降高度h＝2 m時，導(dǎo)體棒恰好開始做勻速運動，在此過程中ac邊產(chǎn)生的焦耳熱Q＝3 J，求導(dǎo)體棒MN的電阻值r. 思維突破 1．電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化(1)如圖中金屬棒ab沿導(dǎo) 軌由靜止下滑時，重力勢能減少，一部分用來克服安培力做 功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部 分轉(zhuǎn)化

8、為金屬棒的動能． (2)若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)勻速運動時，重力勢能的減小則完全用來克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能． 因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要途徑之一． 2．安培力做功和電能變化的特定對應(yīng)關(guān)系 “外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能． 3．在利用功能關(guān)系分析電磁感應(yīng)的能量問題時，首先應(yīng)對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，判斷各力做功情況，利用動能定理或功能關(guān)系列式求解． 4．利用能量守

9、恒分析電磁感應(yīng)問題時，應(yīng)注意明確初、末狀態(tài)及其能量轉(zhuǎn)化，根據(jù)力做功和相應(yīng)形式能的轉(zhuǎn)化列式求解． 圖4 跟蹤訓(xùn)練2　兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為 R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬 棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂 直，如圖4所示．除電阻R外其余電阻不計．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位 置由靜止釋放．則 (　　) A．金屬棒的動能、重力勢能與彈簧的彈性勢能的總和保持不變 B．金屬棒最后將靜止，靜止時彈簧伸長量為 C．金屬棒的速度為v時，

10、所受的安培力大小為F＝ D．金屬棒最后將靜止，電阻R上產(chǎn)生的總熱量為mg· 　　　　　　　　　12.電磁感應(yīng)中“桿＋導(dǎo)軌”模 型問題 圖5 例3　(2020·天津理綜·11)如圖5所示，兩根足夠長的光滑平行金屬 導(dǎo)軌MN、PQ間距為l＝0.5 m，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的 平面均與水平面成30°角．完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直 導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量 均為m＝0.02 kg，電阻均為R＝0.1 Ω，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的 勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B＝0.2 T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運動，而

11、棒cd恰好能夠保持靜止，取g＝10 m/s2，問： (1)通過棒cd的電流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每產(chǎn)生Q＝0.1 J的熱量，力F做的功W是多少？ 建模感悟　 在電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題中有兩類常見的模型. 類型 “電—動—電”型 “動—電—動”型 示 意 圖 已知 棒ab長L，質(zhì)量m，電阻R；導(dǎo)軌光滑水平，電阻不計 棒ab長L，質(zhì)量m，電阻R；導(dǎo)軌光滑，電阻不計 分 析 S閉合，棒ab受安培力F＝，此時a＝，棒ab速度v↑→感應(yīng)電動勢BLv↑→電流I↓→安培力F＝BIL↓→加速度a↓，當(dāng)安培力F＝0時，a＝0，v

12、最大，最后勻速 棒ab釋放后下滑，此時a＝gsin α，棒ab速度v↑→感應(yīng)電動勢E＝BLv↑→電流I＝↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓，當(dāng)安培力F＝mgsin α?xí)r，a＝0，v最大，最后勻速 運動 形式 變加速運動 變加速運動 最終 狀態(tài) 勻速運動vm＝ 勻速運動 vm＝ 圖6 跟蹤訓(xùn)練3　如圖6所示，兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MN、 PQ平行固定在傾角θ＝37°的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距L＝1 m，導(dǎo)軌的電阻可忽略．M、P兩點間接有阻值為R的電阻．一 根質(zhì)量m＝1 kg、電阻r＝0.2 Ω的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌 上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．整套裝置

13、處于磁感應(yīng)強度B＝0.5 T的勻強 磁場中，磁場方向垂直斜面向下．自圖示位置起，桿ab受到大小為F＝0.5v＋2(式中v為桿ab運動的速度，力F的單位為N)、方向平行導(dǎo)軌沿斜面向下的拉力作用，由靜止開始運動，測得通過電阻R的電流隨時間均勻增大．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6. (1)試判斷金屬桿ab在勻強磁場中做何種運動，并請寫出推理過程； (2)求電阻R的阻值； (3)求金屬桿ab自靜止開始下滑通過位移x＝1 m所需的時間t. A組　電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 圖7 1． 如圖7所示，MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌， 已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻

14、不計．有一垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁 場，磁感應(yīng)強度為B，寬度為L，ab是一根不但與導(dǎo)軌垂直而且始終 與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿．開始，將開關(guān)S斷開，讓ab由靜止開始 自由下落，過段時間后，再將S閉合，若從S閉合開始計時，則金屬 桿ab的速度v隨時間t變化的圖象可能是 (　　) 圖8 2．如圖8所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強磁場 方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都 可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為2∶1.用一 沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過足夠長時間以后 (　　) A

15、．金屬棒ab、cd都做勻速運動 B．金屬棒ab上的電流方向是由b向a C．金屬棒cd所受安培力的大小等于2F/3 D．兩金屬棒間距離保持不變 B組　電磁感應(yīng)中的能量問題 圖9 3. 如圖9所示，水平固定放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向 上的勻強磁場中，在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab，開始時ab棒以水平 初速度v0向右運動，最后靜止在導(dǎo)軌上，就導(dǎo)軌光滑和導(dǎo)軌粗糙 的兩種情況相比較，這個過程 (　　) A．安培力對ab棒所做的功不相等 B．電流所做的功相等 C．產(chǎn)生的總

16、內(nèi)能相等 D．通過ab棒的電荷量相等 圖10 4. 如圖10所示，在水平桌面上放置兩條相距L的平行且無限 長的粗糙金屬導(dǎo)軌ab和cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c 端相連，其余電路電阻不計，金屬滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可 在導(dǎo)軌上滑動．整個裝置放于勻強磁場中，磁場方向豎直向上，磁 感應(yīng)強度的大小為B.滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質(zhì)量為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)，現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應(yīng)電流，g表示重力加速度，設(shè)滑桿在運動中所受阻力恒為Ff，則在物體下落過程中

17、 (　　) A．物體的最終速度 B．物體的最終速度 C．穩(wěn)定后物體重力的功率I2R D．物體重力的最大功率可能為 C組　“桿＋導(dǎo)軌”模型應(yīng)用 圖11 5．(2020·全國·24)如圖11，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置， 導(dǎo)軌間距離為L，電阻不計．在導(dǎo)軌上端并接兩個額定功率均為 P、電阻均為R的小燈泡．整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方 向與導(dǎo)軌所在平面垂直．現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬 棒MN從圖示位置由靜止開始釋放．金屬棒下落過程中保持水 平，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光

18、．重力加速度為g.求： (1)磁感應(yīng)強度的大??； (2)燈泡正常發(fā)光時導(dǎo)體棒的運動速率． 課時規(guī)范訓(xùn)練 (限時：60分鐘) 一、選擇題 圖1 1. 如圖1所示，在一勻強磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于 水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab 的一根導(dǎo)體桿，它可以在ab、cd上無摩擦地滑動．桿ef及線框 中導(dǎo)線的電阻都可不計．開始時，給ef一個向右的初速度，則(　　) A．ef將減速向右運動，但不是勻減速 B．ef將勻減速向右運動，最后停止 C．ef將勻速向右運動 D．ef將往返運動 圖2 2．如圖2所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向豎

19、直向下，在磁 場中有一個邊長為L的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m，電 阻為R，其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計．cd邊上裝有固定的水平 軸，將金屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時， ab邊的速度為v，不計一切摩擦，重力加速度為g，則在這個過 程中，下列說法正確的是 (　　) A．通過ab邊的電流方向為a→b B．a(chǎn)b邊經(jīng)過最低點時的速度v＝ C．a(chǎn)、b兩點間的電壓逐漸變大 D．金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgL－mv2 圖3 3．如圖3所示，兩根水平放置的相互平行的金

20、屬導(dǎo)軌ab、cd表面光 滑，處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上 面，以速度v向右勻速運動，欲使棒PQ停下來，下面的措施可 行的是(導(dǎo)軌足夠長，棒PQ有電阻) (　　) A．在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒 B．在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒 C．將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來 D．在導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接一個電容器 圖4 4．(2020·福建理綜·17)如圖4所示，足夠長的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面 與水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN與

21、PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌 平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計．金屬棒 ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接 入電路的電阻為R，當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中 (　　) A．運動的平均速度大小為v B．下滑的位移大小為 C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv D．受到的最大安培力大小為sin θ 圖5 5．如圖5所示，光滑的“Π”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金 屬棒MN與框架接觸良好．磁感

22、應(yīng)強度分別為B1、B2的有界勻強磁 場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域．現(xiàn) 從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場B1區(qū)域后， 恰好做勻速運動．以下說法中正確的是 (　　) A．若B2＝B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將加速下滑 B．若B2＝B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑 C．若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑 6. 一個剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強磁場區(qū) 域，然后

23、穿出磁場區(qū)域繼續(xù)下落，如圖6所示，則 (　　) A．若線圈進(jìn)入磁場過程是勻速運動，則離開磁場過程也是勻速運動 B．若線圈進(jìn)入磁場過程是加速運動，則離開磁場過程也是加速運動 圖6 C．若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程也是減速運動 D．若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程是加速運動 圖7 7．如圖7所示，在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導(dǎo)軌，軌道間 距為50 cm，金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.1 kg，電阻為0.2 Ω，橫 放在導(dǎo)軌上，電阻R的阻值是0.8 Ω(導(dǎo)軌其余部分電阻不 計)．現(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強度為0.2 T的勻強磁場．用水 平向右的恒力

24、F＝0.1 N拉動ab，使其從靜止開始運動，則 (　　) A．導(dǎo)體棒ab開始運動后，電阻R中的電流方向是從P流向M B．導(dǎo)體棒ab運動的最大速度為10 m/s C．導(dǎo)體棒ab開始運動后，a、b兩點的電勢差逐漸增加到1 V后保持不變 D．導(dǎo)體棒ab開始運動后任一時刻，F(xiàn)的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和 圖8 8．如圖8所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌彎成“∠”形，底部 導(dǎo)軌面水平，傾斜部分與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻相連， 整個裝置處于豎直向上的大小為B的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab和 cd均垂直于導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌間接觸良好．兩導(dǎo)體

25、棒的電阻皆 與阻值為R的固定電阻相等，其余部分電阻不計．當(dāng)導(dǎo)體棒cd沿底部導(dǎo)軌向右以速度為v勻速滑動時，導(dǎo)體棒ab恰好在傾斜導(dǎo)軌上處于靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)體棒ab的重力為mg，則 (　　) A．導(dǎo)體棒cd兩端電壓為BLv B．t時間內(nèi)通過導(dǎo)體棒cd橫截面的電荷量為 C．cd棒克服安培力做功的功率為 D．導(dǎo)體棒ab所受安培力為mgsin θ 9．如圖9(a)所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m的單匝均勻正方形銅線框，邊長為a，在1位置以速度v0進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場并開始計時，若磁場的寬度為b(b>3a)，在3t0時刻線框到達(dá)2位置速度又為v0，并開始離開勻強磁場．此過程中v－t圖

26、象如圖(b)所示，則 (　　) 　　　　(a)　　　　　　　　　(b) 圖9 A．t＝0時，線框右側(cè)邊MN兩端的電壓為Bav0 B．在t0時刻線框的速度為v0－2Ft0/m C．線框完全離開磁場的瞬間位置3速度一定比t0時刻線框的速度大 D．線框完全離開磁場的瞬間位置3速度一定比t0時刻線框的速度小 圖10 10．如圖10所示，水平放置的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d， 其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在方向豎直向上磁感 應(yīng)強度大小為B的勻強

27、磁場中．一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的 導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與 導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力 F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運動距離L時，速度恰好達(dá)到最大(運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)．設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度大小為g.則此過程 (　　) A．桿運動速度的最大值為 B．流過電阻R的電荷量為 C．恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量 D．恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量 二、非選擇題 圖11 11．(2020·江蘇單科·13)如圖11所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直

28、 放置，相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強磁場與導(dǎo) 軌平面垂直．一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊 界h處靜止釋放．導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸 減小，最終穩(wěn)定為I.整個運動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良 好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻．求： (1)磁感應(yīng)強度的大小B； (2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運動速度的大小v； (3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im. 圖12 12．(2020·上海單科·32)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s＝ 1.15 m，兩導(dǎo)軌間距L＝0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上 端ab接一阻值R＝1.5 Ω的電阻，磁感應(yīng)強度B＝0.

29、8 T的 勻強磁場垂直軌道平面向上，如圖12所示．阻值r＝0.5 Ω，質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑 至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝0.1 J．(取g＝10 m/s2)求： (1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安； (2)金屬棒下滑速度v＝2 m/s時的加速度a； (3)為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學(xué)解答如下：由動能定理，WG－W安＝mv， ….由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答． 圖13 13.如圖13所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面 成θ角固定

30、，軌間距為d.空間存在勻強磁場，磁場方向垂直 于軌道平面向上，磁感應(yīng)強度為B.P、M間所接電阻阻值為 R.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其有效電阻為 r.現(xiàn)從靜止釋放ab，當(dāng)它沿軌道下滑距離s時，達(dá)到最大速度．若軌 道足夠長且電阻不計，重力加速度為g.求： (1)金屬桿ab運動的最大速度； (2)金屬桿ab運動的加速度為gsin θ時，電阻R上的電功率； (3)金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過程中，克服安培力所做的功． 復(fù)習(xí)講義 課堂探究 例1　(1)0.2 N　(2)2 W 跟蹤訓(xùn)練1　AD　 例2　(1)見解析　(2)0.13 Ω 解析　

31、(1)當(dāng)MN棒勻速運動時，懸掛重物的細(xì)線的拉力與安培力及 摩擦力三力的合力為零；在達(dá)到穩(wěn)定速度前，導(dǎo)體棒的加速度逐 漸減小，速度逐漸增大；安培力大小隨時間變化的圖象如圖所 示，勻速運動時，由平衡條件可知mg＝F安＋μmg得F安＝5 N. 跟蹤訓(xùn)練2　BC　 例3　(1)1 A　方向由d至c　(2)0.2 N　(3)0.4 J 跟蹤訓(xùn)練3　(1)勻加速運動　(2)0.3 Ω　(3)0.5 s 分組訓(xùn)練 1．ACD　 2．BC　 3．AC　 4．ABD　 5．(1) 　(2) 課進(jìn)規(guī)范訓(xùn)練 1．A　 2．D　 3．C　 4．B　 5．BCD　 6．C　 7．B　 8．B　 9．B　 10．BD　 11．(1)　(2)　(3) 12．(1)0.4 J　(2)3.2 m/s2　(3)見解析 13．(1)　(2) (3)mgssin θ－