電磁感應(yīng)中地綜合應(yīng)用.doc

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1、電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用一、電磁感應(yīng)中的電路問題1．切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則這部分電路就是等效電源，確定感應(yīng)電動勢和阻2.正確分析電路的結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖3.利用電路規(guī)律求解．主要閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質(zhì)特點(diǎn)、電功、電熱的公式．求解未知物理量．1.把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如右圖所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的電接觸．當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時(shí)，求：(1)棒上電流的大小和方向；(2)棒兩端的電壓

2、UMN；(3)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率．2.如圖(a)所示，水平放置的兩根據(jù)平行金屬導(dǎo)軌，間距Ｌ=0.3m，導(dǎo)軌左端連接Ｒ=0.6Ω的電阻．區(qū)域abcd存在垂直于導(dǎo)軌平面Ｂ=0.6T的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域?qū)挘?0.2m，細(xì)金屬棒Ａ1和Ａ2用長為2Ｄ=0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直．每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r=0.3Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．使金屬棒以恒定速度v=1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場．計(jì)算從金屬棒Ａ1進(jìn)入磁場（t=0）到Ａ2離開磁場的時(shí)間，不同時(shí)間段通過電阻Ｒ的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫出．3.在圖甲中，直角坐標(biāo)系0xy的1、3象限有勻

3、強(qiáng)磁場，第1象限的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2B，第3象限的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均垂直于紙面向里.現(xiàn)將半徑為l，圓心角為900的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點(diǎn)在紙面沿逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線框回路電阻為R.(1)求導(dǎo)線框中感應(yīng)電流最大值.(2)在圖乙中畫出導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動一周的時(shí)間感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象.(規(guī)定與圖甲中線框的位置相對應(yīng)的時(shí)刻為t=0)O2BxBy圖甲┛ωPlQ(3)求線框勻速轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的熱量.IOt圖乙二、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1．解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的方法(1)選擇研究對象，即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)；(2)用法拉第電磁感應(yīng)

4、定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向；(3)求回路中的電流大??；(4)分析其受力情況；(5)分析研究對象所受各力的做功情況和合外力做功情況，選定所要應(yīng)用的物理規(guī)律；(6)運(yùn)用物理規(guī)律列方程，求解．2．明確兩大研究對象及其之間相互制約的關(guān)系(3)動態(tài)分析：求解電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題時(shí)，要抓好受力分析和運(yùn)動情況的動態(tài)分析．導(dǎo)體在拉力作用下運(yùn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化．周而復(fù)始地循環(huán)．當(dāng)循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)．此時(shí)a＝0，而速度v通過加速達(dá)到最大值，做勻速直線運(yùn)動；或通過減速達(dá)到穩(wěn)定值，做

5、勻速直線運(yùn)動．(4)兩種狀態(tài)的處理：當(dāng)導(dǎo)體處于平衡態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)合外力等于零分析．當(dāng)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——變速運(yùn)動時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析.4．如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為尺的電阻．勻強(qiáng)磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為0.2kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25．(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小；(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻尺消耗的功率為8W，求

6、該速度的大??；(3)在上問中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向．(g=10rn／s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)5．水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，問距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿（見右上圖），金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)；均勻磁場豎直向下.用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動.當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對應(yīng)的勻速運(yùn)動速度v也會變化，v與F的關(guān)系如右下圖。（取重力加速度g=10m/s2）（1）金屬桿在勻速運(yùn)動之前做什么運(yùn)動？（2）若m=0.5kg，L=0.5

7、m，R=0.5Ω；磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？（3）由v—F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？6.如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場在初始時(shí)刻的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.5T，并且以=1T/s在增加，水平導(dǎo)軌的電阻和摩擦阻力均不計(jì)，導(dǎo)軌寬為0.5m，左端所接電阻R=0.4Ω。在導(dǎo)軌上l=1.0m處的右端擱一金屬棒ab，其電阻R0=0.1Ω，并用水平細(xì)繩通過定滑輪吊著質(zhì)量為M=2kg的重物，欲將重物吊起，問：（1）感應(yīng)電流的方向（請將電流方向標(biāo)在本題圖上）以及感應(yīng)電流的大??；lRBab（2）經(jīng)過多長時(shí)間能吊起重物。7.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向