解析:(1)从图可以看出,线圈往返的每次运动都是匀速直线运动,其速度为,线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势,感应电流 .由右手定则可得,当线圈沿x正方向运动时,产生的感应电流在图(a)中是向下经过电珠L的.故可得到如图所示的电流随时间变化的图象.
(1)试画出感应电流随时间变化的图象(取逆时针电流为正).
(2)求每一次推动线圈运动过程中的作用力.
(3)求该发电机的功率.(摩擦等损耗不计)
本题简介:本题以实际问题为背景,考查考生分析综合能力、还原物理图象、应用数学知识解决物理问题等多项能力.涉及的考点有:法拉第电磁感应定律、右手定则、运动学规律、安培力、功功率等.情景比较复杂,难度较大,是区分考生能力的良好载体.近年来高考总要设置一定数量的实际应用题,借以考查考生理论联系实际的能力,电磁感应则是一个很好的切入点.
例题5.如图所示,(a)是某人设计的一种振动发电装置,它的结构是一个半径为r=0.1 m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布[其右视图如图(b)].在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T.线圈的电阻为2Ω,它的引出线接有8Ω的电珠L,外力推动线圈的P端,作往复运动,便有电流通过电珠.当线圈向右的位移随时间变化的规律如图所示时(x取向右为正):
答案:(1)B =1T (2)m/s
反思:解决本题的关键是,将电磁感应问题与电路的分析与计算问题结合起来,先弄清电路结构,由导线ab平衡,求出磁感应强度B,再对电键断开后ab导线做动态分析,由平衡条件求出最终的速度.
(2)电键S断开后,导线ab开始加速下滑,当速度为v时,产生的感应电动势为,导线ab中的感应电流A,导线ab受的安培阻力.当导线ab达到最大速度时,,代入数值解得m/s.
解析:(1)导线ab两端电压 V=5V,导线ab中的电流A ,导线ab受力如图所示,由平衡条件得 ,解得,代入数值得B =1T.
例题4.如图所示,MN、PQ为平行光滑导轨,其电阻忽略不计,与地面成30°角固定.N、Q间接一电阻R′=10Ω,M、P端与电池组和开关组成回路,电动势E=6V,内阻r=1.0Ω,导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场.现将一条质量m=10g,电阻R=10 Ω的金属导线置于导轨上,并保持导线ab水平.已知导轨间距L=0.1m,当开关S接通后导线ab恰静止不动.
(1)试计算磁感应强度的大小.
(2)若某时刻将电键S断开,求导线ab能达到的最大速度.(设导轨足够长)
本题简介:本题是一道电磁感应综合题,涉及直流电路的分析与计算,安培力、平衡条件,牛顿运动定律等较多知识点,全面考查考生的分析综合能力.试题情景较复杂,能力要求较高,在近年来高考中出现的频率较高.
答案:(1)N (2)2.45J (3)4个
点拔:在电磁感应中应用动量定理时,若安培力为变力作用,则可以利用平均值的方法分析求解,也可以应用数学知识中的求和进行求解.对于电磁感应中能量的转化问题,则通常采用能量.
(3)只有在线框进入和穿出条形磁场区域时,才产生感应电动势.线框部分进入磁场区域时,感应电动势,感应电流,安培力,解得.在时间内由动量定理得,求和,解得 ,穿过条形磁场区域的个数为,解得.可穿过4个完整条形磁场区域.