2.利用能量守恒分析电磁感应问题时,应注意明确初、末状态及其能量转化,根据力做功和相应形式能的转化列式求解、

[强化练习3]如图(a)所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间连接一个阻值为尺的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也剐好为l的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0.现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,F随ab与初始位置的距离x变化的情况如图(b)所示,F0已知.求:

(1)棒ab离开磁场右边界时的速度.

(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能.

(3)d0满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动.

[例4](如图所示,MN和PQ为处于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨,导轨的电阻不计.垂直导轨放置一根电阻不变的金属棒ab,金属棒与导轨接触良好.N、Q端接理想变压器的原线圈,理想变压器的输出端有三组副线圈,分别接电阻元件R、电感元件L(电阻不为零)和电容元件C.在水平金属导轨之间加竖直向下的磁感应强度随时间均匀增加的匀强磁场,若用IR、IL、IC分别表示通过R、L和C的电流,则下列判断正确的是(   )

A.若ab棒静止,则

B.在ab棒向左匀速运动过程中,

C.在ab棒向左匀速运动过程中,

D.在ab棒向左匀加速运动过程中,

●规律总结

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.

[强化练习2]如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角=30°,导轨上端跨接一定值电阻R,导轨电阻不计.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上,且与导轨保持电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为r,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,当金属棒沿导轨下滑距离为x时,速度达到最大值‰.求:

(1)金属棒开始运动时的加速度大小.

(2)匀强磁场的磁感应强度大小.

(3)金属棒沿导轨下滑距离为x的过程中,电阻R上产生的电热.

[例3]如图甲所示,相距为L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO''为右边界匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计.在距边界OO'也为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻为r的金属杆ab.

(1)若ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其速度-位移的图象如图乙所示(图中所示量为已知量).求此过程中电阻R上产生的焦耳热Q.及ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小a.

(2)若ab杆固定在导轨上的初始位置,使匀强磁场保持大小不变,绕OO'轴匀速转动.若从磁场方向由图示位置开始转过的过程中,电路中产生的焦耳热为Q.则磁场转动的角速度大小是多少?

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解析:(1)ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程中,由动能定理可得

                              (2分)

Ab杆在磁场中由起始位置发生位移L的过程,根据功能关系,恒力F做的功等于ab杆增加的动能与回路产生的焦耳热之和,则

                                    (2分)

联立解得                            (1分)

R上产生热量                        (1分)

Ab杆刚要离开磁场时,水平方向上受安培力和恒力F作用

安培力为                                (2分)

由牛顿第二定律可得:                     (1分)

解得                            (1分)

(2)磁场旋转时,可等效为矩形闭合电路在匀强磁场中反方向匀速转动,所以闭合电路中产生正弦式电流,感应电动势的峰值(2分)

有效值                                     (2分)

                                        (1分)

而                                         (1分)

∴                                    (2分)

答案:(1)   (2)

●审题指导

本题是与电磁感应有关的力电综合题,涉及到图象、法拉第电磁感应定律、安培力、牛顿运动定律.动能定理.

3.线圈穿越方向相反的两磁场时,要注意有两条边都切割磁感线产生感应电动势.

[强化练习l]如图所示,一个“∠”型导轨垂直于磁场固定在磁

感应强度为B的匀强磁场中,a是与导轨相同的导体棒,导  

体棒与导轨接触良好.在外力作用下,导体棒以恒定速度v

向右运动,以导体棒在图中所示位置时刻作为计时起点,下

列物理量随时间变化的图象可能正确的是

题型2 电磁感应中的动力学分析

[例2]如图甲所示,空间存在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,ab、cd是相互平行的间距为l的长直导轨,它们处于同一水平面内,左端由金属丝bc相连,MN是跨接在导轨上质量为m的导体棒,已知MN与bc的总电阻为R,ab、cd的电阻不计.用水平向右的拉力使导体棒沿导轨做匀速运动,并始终保持棒与导轨垂直且接触良好.图乙是棒所受拉力和安培力与时间关系的图象,已知重力加速度为g.

(1)求导体棒与导轨间的动摩擦因数.

(2)已知导体棒发生位移x的过程中bc边上产生的焦耳热为Q,求导体棒的电阻值.

(3)在导体棒发生位移x后轨道变为光滑轨道,此后水平拉力的大小仍保持不变,图中Ⅰ、Ⅱ是两位同学画出的导体棒所受安培力随时间变化的图线.判断他们画的是否正确,若正确请说明理由;若都不正确,请你在图中定性画出你认为正确的图线,并说明理由.(要求:说理过程写出必要的数学表达式)

●规律总结

 0  301777  301785  301791  301795  301801  301803  301807  301813  301815  301821  301827  301831  301833  301837  301843  301845  301851  301855  301857  301861  301863  301867  301869  301871  301872  301873  301875  301876  301877  301879  301881  301885  301887  301891  301893  301897  301903  301905  301911  301915  301917  301921  301927  301933  301935  301941  301945  301947  301953  301957  301963  301971  447090 

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