高考物理電磁感應中兩種電動勢

高考物理電磁感應中兩種電動勢安徽高考已經(jīng)回歸全國卷,全國卷對電磁感應部分的考查將更加頻繁，試題也更加靈活,可能是選擇題的形式或者是計算題的形式，按照全國卷的考試說明法拉第電磁感應定律和楞次定律都是二級要求，所以我們在復習過程中對這兩部分的知識應該加以關(guān)注，重點復習。而在法拉第電磁感應定律部分產(chǎn)生電動勢的主要兩種方式是感生電動勢和動生電動勢,對于單獨一種電動勢我們較為熟悉，如果兩種同時存在，那有怎樣呢？產(chǎn)生感應電動勢的方式有兩個，一個是導體切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢，A。E 叫動生電動勢;另一個是磁場變化引起磁通量變化產(chǎn)生感應電動勢，E=n一,2 2 Ar叫感生電動勢。如果同時存在感生電動勢和動生電動勢，題目怎么解？請看例題。例1.2003年高考江蘇物理卷第18題（13分）如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上，每根導軌每米的電阻為r0=0.10Q/m，導軌的端點P、Q用電阻可忽略的導線相連，兩導軌間的距離l=0.20m.有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感應強度B與時間看的關(guān)系為B=/比例系數(shù)k=0.020T/s.一電阻不計的金屬桿可在導軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導軌垂直.在t=0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱笤趖=6.0s時金屬桿所受的安培力. 1?^1 \0【解答】以a表示金屬桿運動的加速度，在t時刻，金屬桿與初始位置的距離L=1at2此時桿的速度4at這時，桿與導軌構(gòu)成的回路的面積 S=LlAB回路的感應電動勢￡=S bBlv回路的感應電動勢AtAB而 B=kt ——=At回路的總電阻 R=2Lr0回路中的感應電流 i=熱 作用于桿的安培力F=BliR解得3k212 1解得2r0代入數(shù)據(jù)為 F=1.44X10-3N【解析】本題考查電磁感應與力學的綜合及分析綜合能力。分析法： F/BIL ①B=kt ②

③④⑤⑥i=③④⑤⑥RKBE=BLv+S——Atv=at（a為金屬桿的加速度）S=L?x=L?—at22（x為t時刻金屬棒離開PQ的距離）1?x=2v?—at202以上為分析法，從要求——-應求一?已知，要求F安，應求B和I,要求I,應求E和R，逐步推導，直到應求的全部已知（確實不可求的:如a，可用字母表示，運算中可能約去）。求解過程是：將②、⑤、⑥、⑦代入④求出E，3E=—kLat2 ⑨2將⑨與⑧代入③求出I3kLI- 2v0已將a約掉，且I與t無關(guān)。將⑩與②代入①得F安=F安=kt?3kL ?L-2v03k2L212v0最后將已知數(shù)據(jù)代入得F安T.44x10-3N本題也可以將⑩式求出階段性數(shù)據(jù)結(jié)果再代入①式，則I=0.06AF=kilt=1.44X10-3N安本題的創(chuàng)新處也是易錯處在式④式，即產(chǎn)生感應電動勢的因素有兩個，一個是導體切割磁AB感線運動產(chǎn)生E-Biv（叫動生電動勢），另一個是磁場變化引起磁通量變化產(chǎn)生E=—1 2 At（叫感生電動勢）,這是以前的高考試題中未出現(xiàn)過的。因為感生電動勢與動生電動勢在回路中方向相同,所以總電動勢等于二者之和。本題難度：難。例2.2007年高考廣東物理卷第19題（16分）如圖所示，光滑的平行水平金屬導軌MN、PQ相距1,在M點和P點間連接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間cdfe矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向上、寬為d的勻強磁場，磁感應強度為B。一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為l的導體棒ab垂直擱在導軌上，與

磁場左邊界相距d0。現(xiàn)用一個水平向右的力F拉棒ab,使它由靜止開始運動，棒ab離開磁場前已做勻速直線運動，棒ab與導軌始終保持良好接觸，導軌電阻不計，F(xiàn)隨ab與初始位置的距離x變化的情況如圖，F(xiàn)0E知。求：（1）棒ab離開磁場右邊界時的速度（2）棒ab通過磁場區(qū)域的過程中整個回路所消耗的電能（3）d0滿足什么條件時，棒@匕進入磁場后一直做勻速運動QO2F0F0QO2F0F0d0d0+d【解析】（1）設離開右邊界時棒ab速度為u，則有￡=BIu對棒有：2F—BIl=00解得：u=2F(R+r)——0 B2l2（2）在ab棒運動的整個過程中，根據(jù)動能定理:Fd+2Fd—W=1mu2—000 0安2由功能關(guān)系：熊二比安解得：￡電解得：￡電=F(d+2d)-002mF2(R+r)2

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B4l4（3）設棒剛進入磁場時的速度為U0，則有Fd=—mu2一000 2 0,2Fm（R+r）2當u=u，即d= 01一-時，進入磁