电磁感应的综合应用.ppt

电磁感应的综合应用 本节目标 1 应用电磁感应定律和动量定理求感应电荷量 2 利用动量定理求运动位移和运动时间 一 感应电荷量求解方法分析 例1 令在水平面上垂直切割磁感线的导体棒长L 质量为m 切割磁感线的始速度为V0 末速度为Vt 匀强磁场的磁感应强度为B 闭合回路总电阻为R 求在时间 t内通过导体棒电荷量q的大小 1 利用法拉第电磁感应定律求解 对动生 感生电动势均适用 由法拉第电磁感应定律有 由闭合电路欧姆定律有 由电流的定义式有 由 有 2 利用动量定理求解 对动生电动势适用 由动量定理有 由电流的定义式有 由 有 例2 如图所示 两根平行金属导轨MN PQ相距为d 导轨平面与水平面夹角为 导轨上端跨接一定值电阻R 导轨电阻不计 整个装置处于方向垂直导轨平面向上 磁感应强度大小为B的匀强磁场中 金属棒ab垂直于MN PQ静止放置 且与导轨保持良好接触 其长度刚好也为d 质量为m 电阻为r 现给金属棒一沿斜面向上的始速度V0 金属棒沿导轨上滑距离s后再次静止 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为 求金属棒在导轨上运动的时间 二 利用动量定理求运动位移和运动时间 解析 对金属棒进行受力分析由动量定理有 运动过程电流的平均值 金属棒切割磁感线产生的平均电动势 由 有 由 有 例2 如图所示 两根平行金属导轨MN PQ相距为d 导轨平面与水平面夹角为 导轨上端跨接一定值电阻R 导轨电阻不计 整个装置处于方向垂直导轨平面向上 磁感应强度大小为B的匀强磁场中 金属棒ab垂直于MN PQ静止放置 且与导轨保持良好接触 其长度刚好也为d 质量为m 电阻为r 现给金属棒一沿斜面向上的始速度V0 金属棒沿导轨上滑ts后再次静止 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为 求金属棒在导轨上运动的时间 解析 对金属棒进行受力分析由动量定理有 运动过程电流的平均值 金属棒切割磁感线产生的平均电动势 由 有 专题巩固 1 衡水金卷4第18题 如图所示 足够长的光滑平行金属导轨水平放置 间距为L 两根完全相同的导体棒1 2垂直导轨放置并且紧挨在一起 整个装置处于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中 导体棒的电阻均为R 质量均为m 现给导体棒1水平向右的初速度v 则在以后的运动过程中 两导体棒之间的最大距离为 A B C D C 2 如图所示 一矩形金属框架与水平面成角 37 宽L 0 4m 上 下两端各有一个电阻R0 2 框架的其他部分电阻不计 框架足够长 垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场 磁感应强度B 1 0T ab为金属杆 与框架良好接触 其质量m 0 1kg 电阻r 1 0 杆与框架的动摩擦因数 0 5 杆由静止开始下滑 在速度达到最大的过程中 上端电阻R0产生的热量Q0 0 5J 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 流过ab杆的电流方向及最大电流Im 2 ab杆的最大速度vm 3 从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离s 4 在该过程中通过ab的电荷量 1 根据右手定则 电流方向 从b到a 达到最大速度后 由平衡条件 BImL mgcos mgsin 解得 Im 0 5A 2 电路中的总电阻 R总 r R并 2 电路中的最大电动势 Em ImR总 1 0V 由法拉第电磁感应定律Em Blvm 解得 vm 2 5m s 3 依题意 易知电路中产生的总焦耳热Q总 4Q0 2J 由能量守恒定律得 mgssin mvm2 Q总 mgscos 代入数据 解得 s 11 56m 4 根据则代入数据解得 q 2 312C 3 如图所示 在水平面上有两条足够长的平行光滑金属导轨MN PQ 导轨间距为d 匀强磁场垂直于导轨所在的平面向下 磁感应强度大小为B 两根金属杆间隔一定的距离摆放在导轨上 且与导轨垂直 已知两金属杆质量均为m 电阻均为R 两杆与导轨接触良好 导轨电阻不计 现将杆1以初速度v0向右滑向杆2 在运动过程中两杆始终不碰撞 则 A 杆1 杆2最终均以速度0 5v0做匀速运动B 杆1 杆2在开始的一段时间内会产生交变电流C 杆1上总共产生的热量D 杆1相对于杆2靠近的距离为 AD 对杆1 杆2系统受合外力为零 则动量守恒 则 解得最终速度v 0 5v0 选项A正确 杆1 杆2在开始的一段时间内 两杆间距逐渐减小 回路面积减小 故磁通量减小 将产生顺时针方向的电流 由于方向不变 所以不是交变电流 选项B错误 整个回路产生的热量 则杆1上总共产生热量为 选项C错误 根据动量定理 联立解得 选项D正确 故选AD 4 如图所示 相距d 3 15m的两条水平虚线之间是方向水平向里的匀强磁场 磁感应强度为B 0 05T 正方形线圈ABCD边长为L 2m 质量为m 0 1kg 电阻为R 11 共有n 10匝 将线圈在磁场上方高h 5m处静止释放 AB边刚进入磁场时线圈的加速度为零 AB边刚离开磁场时线圈的加速度也为零 在整个运动过程中线圈一直在竖直平面内 重力加速度g 10m s2 求 1 线圈进入磁场的过程中 通过线圈横截面的电荷量 2 线圈穿过磁场的过程中产生的焦耳热 3 线圈进入磁场的时间t1和线圈离开磁场的时间t2 1 线圈进入磁场的过程中 由闭合电路的欧姆定律 线圈进入磁场过程中通过线圈截面的电量为联立解得 2 AB边刚离开磁场时线圈的加速度为零 此时安培力等于重力 nBIL mgE nBLvI E