例1: 在光滑的桌面上放有一条形磁铁,条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环,如图所示。以下判断中正确的是( ) A.释放圆环,环下落时环的机械能守恒
B.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C.给磁铁水平向右的初速度,磁铁滑出时做减速运动 D.给磁铁水平向右的初速度,圆环产生向左的运动趋势
例2.(注意与上面的题型区别)如图,条形磁铁放在水平桌面上,在其中央上方固定一根导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则( ) A.磁铁对桌面的压力减小,不受桌面的摩擦力 B.磁铁对桌面的压力减小,受桌面的摩擦力 C.磁铁对桌面的压力增大,不受桌面的摩擦力
S D.磁铁对桌面的压力增大,受桌面的摩擦力
例3:水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力的作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是 ( )
A.向右加速运动 B.向左加速运动 C.向右减速运动 D.向左减速运动
六、瞬时电动势、平均电动势、电量的求解: 方法:(1)求在△t时间内的平均感应电动势,一般用E=n△Φ/△t,若用E=BLv,则v指平均速度
(2)求瞬时感应电动势,用E=BLv,则v指瞬时速度
(3)e=NBSωsinωt适用于:线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴从中性面开始转动 注意:当导体切割磁场时,区分电源电动势和导体两端的电压 例1:有一面积为S =100cm2金属环,电阻为R =0.1Ω,环中磁场变化规律如图所示,且磁场方向垂直环面向里,在t1到t2时间内,环中感应电流的方向如何?通过金属环的电量为多少?
例2:为地磁场磁感线的示意图.在北半球地 磁场的竖直分量向下.飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞机高度不变.由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差.设飞行( )
A.若飞机从西往东飞,φ1比φ2高 B.若飞机从东往西飞,φ2比φ1高 C.若飞机从南往北飞,φ1比φ2高 D.若飞机从北往南飞,φ2比φ1高
- 5 -
员左方机翼末端处的电势为φ1,右方机翼末端处的电势为φ2,则
例3:如图所示,导体框abcd在匀强磁场B中一角速度ω绕ad转动,导体框ab、bc边长分别为L1、L2,求: O (1) 在图示位置的瞬时感应电动势
(2) 线圈从图示位置绕ad转过π/6时,感应电动势为多少? (3) 线圈从图示位置转过π/6 的过程中,线圈产生的感应电
动势?
(4) 若导体框的总电阻为R,则线圈从图示位置转过π/6 的
过程中,通过ab边的电荷量为多少?
ω b a L1 L2 d c B
七、电磁感应与力学综合: 1.单杆问题:
方法:解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,比如:速度、加速度为最大值或最小值的条件
E=BLv
导体受外力运动
界状态
感应电流 运动状态的分析
v与a方向关系
运动导体所受的安培力 a变化情况
F=ma
合外力
例1:如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为
F=BIL
B,在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑,求此过程中ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻都不计。
例2:如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长L为1m、质量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直。当导体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为
- 6 -
7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,求: (1)棒能达到的稳定速度;
(2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。
2.双杆问题:
方法:电磁感应中“双杆问题”涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等,分析题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系。
例1. 如图所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成。其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m。,电阻为2r。另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60°,求:
(1)ab棒在N处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少? (2)ab棒能达到的最大速度是多大?
(3)ab棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少?
八、电磁感应中的图像问题: 方法:(1)明确坐标的含义(2)分析电磁感应的过程,根据右手定则(注意:公式中L指导线的有效长度)、楞次定律、法拉第电磁感应定律求解
L 例1:如图所示,LOO’L’为一折线,它所形成的两个角∠LOO′ 和∠OO′L′ 均为450。折线的右边有一匀强磁场,方向垂直于纸面向里.一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO′ 的方向以速度v作匀速直线运动,在t=0时刻恰好位于450 O' v 图中所示的位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向,在下面四幅图中O l l 能够正确表示电流—时间(I—t)关系的是(时间以l/v为单位)( )
l I I I I L' 0 1 A
2 t 3 0 1 B
- 7 -
2 t 3 0 t 1 C2 3 0 1 D2 t 3 2:如图所示,在PQ、QR区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面,bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t=0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f为线框中电动势的正方向。以下四个ε-t关系示意图中正确的是( )
ε P Q R f 2l a e l d 2l l
c b l l
C.0 1 2 3 4 t D.0 1 2 3 4 t
ε ε A.0 1 2 3 4 t
ε B. 0 t
1 2 3 4 九、电磁感应中的能量问题:
方法:外力克服安培力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程,当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能。若是纯电阻电路,最终转化为热能,总的能量转化结果是:外力克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为热能。 思路:有三种,见方法总结一、电路电热的计算方法
例1:如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,此时( ) A.电阻R1消耗的热功率为Fv/3B.电阻R0消耗的热功率为Fv/6
C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ D.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v
例2:位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd,ab长L1=1.0m,是水平的,bd长L2=0.5m,线框的质量m=0.2kg,电阻R=2Ω,其下方有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行,两边界间距为H,H>L,磁场的磁感应强度B=1.0T,方向与线框平面垂直,令线框的dc边从离磁场上边界的距离为h=0.7 m处自由下落,已知线框的dc边进入磁场后,ab边到达PP′之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值,问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ′的过程中,磁场作用于线框的安培力做的总功是多少?
- 8 -
相关推荐: