電磁感應(yīng)例題精析

1、電磁感應(yīng)例題精析電磁感應(yīng)，年年都有考題，且多為計(jì)算題，分值高，難度大，對(duì)考生具有較高的區(qū)分度。電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題是高考?？嫉念}型之一，這類問(wèn)題常常是給出電磁感應(yīng)過(guò)程要求選出或畫(huà)出正確的圖象。這類問(wèn)題既要用到電磁感應(yīng)知識(shí)，又要用到數(shù)學(xué)中函數(shù)圖象知識(shí)，對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解物理問(wèn)題的能力要求較高，是不少同學(xué)都感到困難的問(wèn)題。PQcdbaNMB【例題1】如圖所示，兩完全相同的金屬棒垂直放在水平光滑導(dǎo)軌上，其質(zhì)量均為m=1kg，導(dǎo)軌間距d=0.5m，現(xiàn)兩棒并齊，中間夾一長(zhǎng)度不計(jì)的輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧彈性勢(shì)能為Ep=16J?，F(xiàn)釋放彈簧（與兩棒不拴接），兩金屬棒獲得大小相等的速度，且ab棒平行導(dǎo)軌進(jìn)入一隨時(shí)間變化

2、的磁場(chǎng)，已知B=2+0.5t（單位：T），方向垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)軌上另有兩個(gè)擋塊P、Q，cd棒與之碰撞時(shí)無(wú)能量損失，Pc=aM=16m，兩棒電阻均為R=5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，若從釋放彈簧時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)（不考慮彈簧彈開(kāi)兩棒的時(shí)間），在ab棒進(jìn)入磁場(chǎng)邊界的瞬間，加一外力F（大小和方向都可以變化），使之始終做加速度a=0.5m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，求：（1）ab棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的外力F的大小與方向；（2）ab棒速度為零時(shí)所受到的安培力?！久}意圖】考查以電磁感應(yīng)為背景的力電綜合問(wèn)題。涉及到法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則、安培力、牛頓第二定律、電路等多方面知識(shí)。題目情景比較復(fù)雜，考查物理學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，還考查

3、分析推理、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力?！窘忸}思路】解決這類問(wèn)題的基本方法是：用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小干和方向畫(huà)出等效電路圖，求出回路中電阻消耗的電功率表達(dá)式分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程?！窘忸}過(guò)程】（1）彈簧彈開(kāi)時(shí)，兩棒獲得速度大小均為v0，則Ep=2×mv02，得v0=4m/s， ab棒經(jīng)t1=進(jìn)入磁場(chǎng)，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=2+0.5×4T=4T，ab棒受到的安培力F安=N。依牛頓第二定律 F安F=ma，得所加外力 F=F安ma =1.1N，方向向右。（2）ab棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，又經(jīng)s速度變

4、為零，而此段時(shí)間內(nèi)cd棒與PQ碰撞后反向運(yùn)動(dòng)，恰好在t2時(shí)刻到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，故此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)， 其中B2=2+0.5×12T=8T，x為ab棒通過(guò)的位移x=16m，代入上式解得V ，A，此時(shí)ab 棒受到的安培力，方向向左?！军c(diǎn)評(píng)】導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化，在回路中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過(guò)電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能因此，電磁感應(yīng)過(guò)程常伴隨著能量轉(zhuǎn)化中學(xué)階段用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問(wèn)題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻變速直線運(yùn)動(dòng)）對(duì)應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零或恒定，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化

5、為電阻的內(nèi)能abFCDEFL圖甲4圖乙t/sB/T81202【例題2】如圖甲所示，固定在水平面上電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌，間距，導(dǎo)軌右端連接一阻值為的小燈泡L。在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化如圖乙所示，CF長(zhǎng)為2m。在時(shí)刻，電阻為的金屬棒ab在水平恒力F作用下，由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)。金屬棒從圖中位置運(yùn)動(dòng)到EF位置的整個(gè)過(guò)程中，小燈泡的亮度始終沒(méi)有發(fā)生變化。求：（1）通過(guò)小燈泡的電流強(qiáng)度；（2）恒力F的大??；（3）金屬棒的質(zhì)量?！敬鸢浮浚?）A（2）N（3）kg【解析】（1）金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)，電路總電阻 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：V 燈炮中的電流強(qiáng)度為：A （2）因燈泡亮度不變，故在s末金屬棒剛好進(jìn)入磁場(chǎng)，且做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)金屬棒中的電流