专题10电磁感应力电综合问题

1、专题(zhunt)10 电磁感应的力电综合问题共十八页2一电磁感应(dinc-gnyng)中的动力学问题（1）(2)电学对象电源：E=Blv或E=电路：E=I(R+r)=U外+U内共十八页（3）在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断导体加速度方向、大小(dxio)及变化；加速度等于零时，速度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特点 3共十八页一电磁感应(dinc-gnyng)中的动力学问题【例1】 边长为l的正方形金属导线框，从图所示的位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为H，上、下边界如图中虚线所示，H l，试分析讨论从线框开始进入

2、磁场到完全穿出磁场区域的全过程中线框运动(yndng)速度的变化情况 线框下落受到安培力作用，线框的运动类型只有三种:即可能为匀速直线运动;也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动;还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动.共十八页【练1】(2013福建)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方(xi fn)磁场区域足够大，不计空气的影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律的是() A共十八页解析线框在0t1

3、这段时间内做自由落体运动，vt图象为过原点的倾斜直线，t2之后线框完全进入(jnr)磁场区域中，无感应电流，线框不受安培力，只受重力，线框做匀加速直线运动，vt图象为倾斜直线t1t2这段时间线框受到安培力作用，线框的运动类型只有三种，即可能为匀速直线运动、也可能为加速度逐渐减小的加速直线运动，还可能为加速度逐渐减小的减速直线运动，而A选项中，线框做加速度逐渐增大的减速直线运动是不可能的，故不可能的vt图象为A选项中的图象 共十八页7【例2】如图所示，电阻不计的平行(pngxng)金属导轨MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R的电阻，导轨相距为d，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为

4、m、电阻为r的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好用平行于MN的恒力F向右拉动CD，CD受恒定的摩擦阻力f，已知Ff.问：(1)CD运动的最大速度是多少？(2)当CD的速度是最大速度的1/3时，CD的加速度是多少？共十八页8(2)当CD速度为最大速度的1/3，即v=1/3 时，CD中的电流为最大值的1/3；即I =1/3I，则CD棒所受的安培力为：CD棒的加速度为： .(1)以金属棒为研究对象，受力分析如图所示，当CD受力：F=FA+f 时，导体棒CD速度最大，即：F=BId+f= +f得：vm=.共十八页共十八页10二电磁感应中的能量(nngling)转化综合问题(1)安培力做的功是电能和其

5、他(qt)形式的能之间相互转化的“桥梁”。安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度：安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能；安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能 (2)明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化如有滑动摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能等 (3)根据不同物理情景选择动能定理，能量守恒定律，功能关系列方程求解共十八页【例3】如图甲所示，空间存在B0.5 T、方向(fngxing)竖直向下的匀强磁场MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距L2 mR是连在导轨一端的电阻，ab

6、是跨接在导轨上质量m1 kg的导体棒从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中导体棒始终保持与导轨垂直且接触良好如图乙是棒的vt图象，其中OA是直线，AC是曲线，小型电动机在1.2 s末达到额定功率，P额4.5 W，此后功率保持不变 t1.7 s时，导体棒ab达到最大速度.除R以外，其余部分的电阻不计，g10 m/s2. (1)求导体棒在01.2 s内的加速度大小(2)求导体棒与导轨间的动摩擦因数及电阻R的阻值(3)若01.7 s内共发生位移1 m，试求1.2 s1.7 s内，R上产生的热量是多少？共十八页共十八页答案(d n

7、)：(1)0.75 m/s2(2)0.20.4 (3)1.235 J共十八页14【练2】如图所示，一边长为L的正方形闭合金属线框，其质量(zhling)为m，回路电阻为R，M、N、P为磁场区域的边界，且均为水平，上、下两部分磁场的磁感应强度均为B，方向如图所示图示所示位置线框的底边与M重合现让线框由图示位置从静止开始下落，线框在穿过N和P两界面的过程中均为匀速运动若已知M、N之间的高度差为h1，h1L.线框下落过程中线框平面始终保持竖直，底边始终保持水平，重力加速度为g，求：(1)线框穿过N与P界面的速度；(2)在整个运动过程中，线框 产生的焦耳热共十八页15(1)在穿过N的过程中，根据法拉第

8、电磁感应定律，线框中产生的感应电动势由闭合电路欧姆定律知，线框中产生的感应电流 线框受到的安培力 由力的平衡知识得 ，同理线框穿过P过程中的速度为：共十八页(2)线框穿过(chun u)M 时产生的焦耳热Q1=mgh1-线框穿过N或P时做匀速运动(yns yndng)，所以重力克服安培 力做功，重力势能减少，减少的重力势能全部转化为焦耳热，所以Q2=mgL，共产生的焦耳热为Q=Q1+2Q2=2mgL+mgh1共十八页17电磁感应能量问题的解题策略(1)利用功能关系(gun x)分析电磁感应问题，首先应对研究对象进行受力分析，判断各力做功情况，有哪些形式的能参与了转化，分别写出表达式，然后利用功能关系(gun x)或能量守恒列式求解(2)解题的关键是根据力的平衡知识、电路知识及法拉第电磁感应定律列出方程，再联立求解共十八页内容摘要专题10 电磁感应的力电综合问题。(1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互(xingh)转化的“桥梁”。安培力做的功是电能与其他形式的能转化的量度：。安