第三讲电磁感应规律的综合应用.ppt

第三讲电磁感应规律的综合应用 1 如图所示 先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界的匀强磁场区域 v2 2v1 在先后两种情况下 线圈中的感应电流之比I1 I2 作用在线圈上的外力大小之比F1 F2 线圈中产生的焦耳热之比Q1 Q2 通过线圈某截面的电荷量之比q1 q2 2 竖直放置冂形金属框架 宽0 5m 足够长 金属框架的电阻不计 上端连接一电阻 阻值R 3 一根质量是1kg 电阻1 的金属杆可沿框架无摩擦地滑动 框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场 磁感应强度是为4T 金属杆MN自磁场边界上方h 0 8m处由静止释放 如图 求 1 金属杆刚进入磁场时MN两端的电势差 2 金属杆刚进入磁场时的加速度 3 金属杆在磁场运动的终极速度 4 达到终极速度时金属杆在磁场中下落了7 2m 在此过程中电阻R上产生的热量 5 从释放开始计时 画出V与h可能出现图像关系 15 如图所示 倾角 30 宽度L 1m的足够长的U形平行光滑金属导轨 固定在磁感应强度B 1T 范围充分大的匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 用平行于导轨 功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量m O 2kg 电阻R 1omega放在导轨上的金属棒ab 由静止开始沿导轨向上移动 ab始终与导轨接触良好且垂直 当ab棒移动2 8m时获得稳定速度 在此过程中 金属棒产生的热量为5 8J 不计导轨电阻及一切摩擦 取g 10m s2 求 1 ab棒的稳定速度 2 ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间 如图所示 小灯泡的规格为 2V 4W 接在光滑水平导轨上 轨距0 1m 电阻不计 金属棒ab垂直搁置在导轨上 电阻1 整个装置处于磁感强度B 1T的匀强磁场中 求 1 为使小灯正常发光 ab的滑行速度多大 2 拉动金属棒ab的外力功率多大 2 如图所示 竖直放置的U形导轨宽为L 上端串有电阻R 其余导体部分的电阻都忽略不计 磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外 金属棒ab的质量为m 与导轨接触良好 不计摩擦 从静止释放后ab保持水平而下滑 试求 1 ab下滑的最大速度vm 2 若下落H时恰好达到最大速度vm 则下落过程中电路中产生的热量 2 电磁感应中的能量守恒只要有感应电流产生 电磁感应现象中总伴随着能量的转化 电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合 这种综合是很重要的 要牢固树立起能量守恒的思想 1 如图所示 固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻 但表面粗糙 导轨左端连接一个电阻R 质量为m的金属棒 电阻也不计 放在导轨上 并与导轨垂直 整个装置放在匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中 恒力F做的功等于电路产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 克服安培力做的功等于电路中产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和以上结论正确的有 A C D 2 如图 矩形线圈abcd质量为m 宽为d 在竖直平面内由静止自由下落 其下方有如图方向的匀强磁场 磁场上 下边界水平 宽也为d ab边刚进入磁场就开始做匀速运动 那么在线圈穿越磁场的全过程产生多少电热 3 如图所示 固定的水平光滑金属导轨 间距为L 左端接有阻值为R的电阻 处在方向竖直 磁感应强度为B的匀强磁场中 质量为m的导体棒与固定弹簧相连 放在导轨上 导轨与导体棒的电阻均可忽略 初始时刻 弹簧恰处于自然长度 导体棒具有水平向右的初速度v0 在沿导轨往复运动的过程中 导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触 求初始时刻导体棒受到的安培力 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时 弹簧的弹性势能为Ep 则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少 导体棒往复运动 最终将静止于何处 从导体棒开始运动直到最终静止的过程中 电阻R上产生的焦耳热Q为多少 解 初始时刻感应电动势大小为E BLv0 感应电流为 而安培力F BLI 因此得 方向向左 第一次向右运动阶段 由能量守恒 减小的动能转化为弹性势能和电能 电能又转化为焦耳热 因此W1 Q1 最终导体棒动能将为零 感应电流也是零 因此弹簧弹力一定是零 静止在初始位置 全过程根据能量守恒 全部初动能都转化为焦耳热 因此Q 3 电磁感应中的图象问题 电磁感应中常涉及磁感应强度B 磁通量 感应电动势 和感应电流I随时间t变化的图象 有时还会涉及到感应电动势 和感应电流I随线圈位移x变化的图象 这些图象问题大致可分为两类 1 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 2 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 解这类问题需应用右手定则 楞次定律和法拉第电磁感应定律进行分析 例1 如图甲所示 让闭合导线框abcd从高处自由下落一定高度后进入水平方向的匀强磁场 以cd边开始进入到ab边刚进入磁场这段时间内 如图乙中表示线框运动的速度 时间图像中有可能的是 BCD 例2 如图所示 固定在水平桌面上的金属框架若以x轴正方向作为力的正方向 线框在图示位置的时刻作为时间的零点 则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图中的哪个图 B 例3 图中两条平行虚线之间存在匀强磁场 虚线间的距离为l 磁场方向垂直纸面向里 abcd是位于纸面内的梯形线圈 ad与bc间的距离也为l t 0时刻 bc边与磁场区域边界重合 如图 现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域 取沿a b c d a的感应电流为正 则在线圈穿越磁场区域的过程中 感应电流I随时间t变化的图线可能是 B 例4 一正方形闭合导线框abcd 边长为0 1m 各边电阻均为L bc边位于x轴上 在x轴原点O右方有宽为0 2m 磁感强应为1T的垂直纸面向里方向的匀强磁场区 如图所示 当线框以恒定速度4m s沿x轴正方向穿越磁场区过程中 图中哪一个可以正确表示线框从进入到穿出过程中