專題10電磁感應(yīng)力電綜合問題

1、專題(zhunt)10 電磁感應(yīng)的力電綜合問題共十八頁2一電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)中的動力學(xué)問題（1）(2)電學(xué)對象電源：E=Blv或E=電路：E=I(R+r)=U外+U內(nèi)共十八頁（3）在力和運(yùn)動的關(guān)系中，要注意分析導(dǎo)體受力，判斷導(dǎo)體加速度方向、大小(dxio)及變化；加速度等于零時，速度最大，導(dǎo)體最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)是該類問題的重要特點 3共十八頁一電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)中的動力學(xué)問題【例1】 邊長為l的正方形金屬導(dǎo)線框，從圖所示的位置由靜止開始下落，通過一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向水平，且垂直于線框平面，磁場區(qū)域?qū)挾葹镠，上、下邊界如圖中虛線所示，H l，試分析討論從線框開始進(jìn)入

2、磁場到完全穿出磁場區(qū)域的全過程中線框運(yùn)動(yndng)速度的變化情況 線框下落受到安培力作用，線框的運(yùn)動類型只有三種:即可能為勻速直線運(yùn)動;也可能為加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動;還可能為加速度逐漸減小的減速直線運(yùn)動.共十八頁【練1】(2013福建)如圖，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場的時刻線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界線OO平行，線框平面與磁場方向垂直設(shè)OO下方(xi fn)磁場區(qū)域足夠大，不計空氣的影響，則下列哪一個圖象不可能反映線框下落過程中速度v隨時間t變化的規(guī)律的是() A共十八頁解析線框在0t1

3、這段時間內(nèi)做自由落體運(yùn)動，vt圖象為過原點的傾斜直線，t2之后線框完全進(jìn)入(jnr)磁場區(qū)域中，無感應(yīng)電流，線框不受安培力，只受重力，線框做勻加速直線運(yùn)動，vt圖象為傾斜直線t1t2這段時間線框受到安培力作用，線框的運(yùn)動類型只有三種，即可能為勻速直線運(yùn)動、也可能為加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動，還可能為加速度逐漸減小的減速直線運(yùn)動，而A選項中，線框做加速度逐漸增大的減速直線運(yùn)動是不可能的，故不可能的vt圖象為A選項中的圖象 共十八頁7【例2】如圖所示，電阻不計的平行(pngxng)金屬導(dǎo)軌MN和OP水平放置，MO間接有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌相距為d，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為

4、m、電阻為r的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好用平行于MN的恒力F向右拉動CD，CD受恒定的摩擦阻力f，已知Ff.問：(1)CD運(yùn)動的最大速度是多少？(2)當(dāng)CD的速度是最大速度的1/3時，CD的加速度是多少？共十八頁8(2)當(dāng)CD速度為最大速度的1/3，即v=1/3 時，CD中的電流為最大值的1/3；即I =1/3I，則CD棒所受的安培力為：CD棒的加速度為： .(1)以金屬棒為研究對象，受力分析如圖所示，當(dāng)CD受力：F=FA+f 時，導(dǎo)體棒CD速度最大，即：F=BId+f= +f得：vm=.共十八頁共十八頁10二電磁感應(yīng)中的能量(nngling)轉(zhuǎn)化綜合問題(1)安培力做的功是電能和其

5、他(qt)形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”。安培力做的功是電能與其他形式的能轉(zhuǎn)化的量度：安培力做多少正功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；安培力做多少負(fù)功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 (2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化如有滑動摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能等 (3)根據(jù)不同物理情景選擇動能定理，能量守恒定律，功能關(guān)系列方程求解共十八頁【例3】如圖甲所示，空間存在B0.5 T、方向(fngxing)豎直向下的勻強(qiáng)磁場MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長直導(dǎo)軌，間距L2 mR是連在導(dǎo)軌一端的電阻，ab

6、是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m1 kg的導(dǎo)體棒從零時刻開始，通過一小型電動機(jī)對ab棒施加一個牽引力F，方向水平向左，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動，此過程中導(dǎo)體棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好如圖乙是棒的vt圖象，其中OA是直線，AC是曲線，小型電動機(jī)在1.2 s末達(dá)到額定功率，P額4.5 W，此后功率保持不變 t1.7 s時，導(dǎo)體棒ab達(dá)到最大速度.除R以外，其余部分的電阻不計，g10 m/s2. (1)求導(dǎo)體棒在01.2 s內(nèi)的加速度大小(2)求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)及電阻R的阻值(3)若01.7 s內(nèi)共發(fā)生位移1 m，試求1.2 s1.7 s內(nèi)，R上產(chǎn)生的熱量是多少？共十八頁共十八頁答案(d n

7、)：(1)0.75 m/s2(2)0.20.4 (3)1.235 J共十八頁14【練2】如圖所示，一邊長為L的正方形閉合金屬線框，其質(zhì)量(zhling)為m，回路電阻為R，M、N、P為磁場區(qū)域的邊界，且均為水平，上、下兩部分磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，方向如圖所示圖示所示位置線框的底邊與M重合現(xiàn)讓線框由圖示位置從靜止開始下落，線框在穿過N和P兩界面的過程中均為勻速運(yùn)動若已知M、N之間的高度差為h1，h1L.線框下落過程中線框平面始終保持豎直，底邊始終保持水平，重力加速度為g，求：(1)線框穿過N與P界面的速度；(2)在整個運(yùn)動過程中，線框 產(chǎn)生的焦耳熱共十八頁15(1)在穿過N的過程中，根據(jù)法拉第

8、電磁感應(yīng)定律，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由閉合電路歐姆定律知，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流 線框受到的安培力 由力的平衡知識得 ，同理線框穿過P過程中的速度為：共十八頁(2)線框穿過(chun u)M 時產(chǎn)生的焦耳熱Q1=mgh1-線框穿過N或P時做勻速運(yùn)動(yns yndng)，所以重力克服安培 力做功，重力勢能減少，減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，所以Q2=mgL，共產(chǎn)生的焦耳熱為Q=Q1+2Q2=2mgL+mgh1共十八頁17電磁感應(yīng)能量問題的解題策略(1)利用功能關(guān)系(gun x)分析電磁感應(yīng)問題，首先應(yīng)對研究對象進(jìn)行受力分析，判斷各力做功情況，有哪些形式的能參與了轉(zhuǎn)化，分別寫出表達(dá)式，然后利用功能關(guān)系(gun x)或能量守恒列式求解(2)解題的關(guān)鍵是根據(jù)力的平衡知識、電路知識及法拉第電磁感應(yīng)定律列出方程，再聯(lián)立求解共十八頁內(nèi)容摘要專題10 電磁感應(yīng)的力電綜合問題。(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互(xingh)轉(zhuǎn)化的“橋梁”。安培力做的功是電能與其他形式的能轉(zhuǎn)化的量度：。安