高中物理论文电磁感应：感生电动势与动生电动势同时存在的情况

电磁感应电磁感应 感生电动势与动生电动势同时存在的情况感生电动势与动生电动势同时存在的情况 产生感应电动势的方式有两个 一个是导体切割磁感线运动产生感应电动势 叫动生电动势 另一个是磁场变化引起磁通量变化产生感应电动势 BIvE 1 叫感生电动势 如果同时存在感生电动势和动生电动势 题目怎么解 请看 t nE 2 例题 例 例 2003 年高考江苏物理卷第年高考江苏物理卷第 18 题题 13 分 如图所示 两根平行金属导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为 r0 0 10 m 导轨的端点 P Q 用电阻可忽略的导线相连 两导轨间的距离 l 0 20 m 有随时间 变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度 B 与时间 t 的关系为 B kt 比例系数 k 0 020 T s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨垂 直 在 t 0 时刻 金属杆紧靠在 P Q 端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开始 向导轨的另一端滑动 求在 t 6 0 s 时金属杆所受的安培力 解答 以表示金属杆运动的加速度 在 t 时刻 金属杆与初始位置的距离 L a 2 2 1 at 此时杆的速度 v at 这时 杆与导轨构成的回路的面积 S Ll 回路的感应电动势 S Blv t B 而 B kt k t B t BtttB 回路的总电阻 R 2Lr0 回路中的感应电流 i 作用于杆的安培力 F Bli R 解得 F 2 2 0 3 2 k l t r 代入数据为 F 1 44 10 3 N 解析 本题考查电磁感应与力学的综合及分析综合能力 分析法 F安 BIL ktB R E I t B SBLvE atv a 为金属杆的加速度 2 2 1 atLxLS 为 时刻金属棒离开 PQ 的距离 xt k t B 2 00 2 1 22atvxvR 以上为分析法 从要求 应求 已知 要求 F安 应求 B 和 I 要求 I 应求 E 和 R 逐步推导 直到应求的全部已知 确实不可求的 如 可用字母表示 运算a 中可能约去 求解过程是 将 代入 求出 E 2 2 3 kLatE 将 与 代入 求出 I 0 2 3 v kL I 已将约掉 且 I 与 无关 at 将 与 代入 得 F安 0 22 0 2 3 2 3 v tLk L v kL kt 最后将已知数据代入得 F安 1 44 10 3N 本题也可以将 式求出阶段性数据结果再代入 式 则 I 0 06A F安 NkIlt 3 1044 1 本题的创新处也是易错处在式 式 即产生感应电动势的因素有两个 一个是导体切割 磁感线运动产生 叫动生电动势 另一个是磁场变化引起磁通量变化产生BIvE 1 叫感生电动势 这是以前的高考试题中未出现过的 因为感生电动势与动生 t B E 2 电动势在回路中方向相同 所以总电动势等于二者之和 本题难度 难 例 例 2007 年高考广东物理卷第年高考广东物理卷第 19 题题 16 分 如图所示 光滑的平行水平金属导轨 MN PQ 相距l 在 M 点和 P 点间连接一个阻值为 R的电阻 在两导轨间 cdfe 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上 宽为d的匀强磁场 磁感应强度为B 一质量为m 电阻为r 长度也刚好为l的导体棒 ab 垂直搁在导轨上 与磁场左边界相距d0 现用一个水平向右的力F拉棒 ab 使它由静止开始运动 棒 ab 离开磁场前已做匀速直线运动 棒 ab 与导轨始终保持良好接触 导轨电阻不计 F随 ab 与初始位置的距离 x 变化的情况如图 F0已知 求 1 棒 ab 离开磁场右边界时的速度 2 棒 ab 通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能 3 d0满足什么条件时 棒 ab 进入磁场后一直做匀速运动 解析 1 设离开右边界时棒 ab 速度为 则有 BI rR I 对棒有 02 0 BIlF 解得 22 0 2 lB rRF 2 在 ab 棒运动的整个过程中 根据动能定理 0 2 1 2 2 000 mWdFdF 安 由功能关系 安电 WE 解得 44 2 2 0 00 2 2 lB rRmF ddFE 电 3 设棒刚进入磁场时的速度为 则有 0 0 2 1 2 000 mdF 当 即时 进入磁场后一直匀速运动 0 44 2 0 0 2 lB rRmF d 归纳 在同时存在感生电动势与动生电动势的情况下 总电动势等于二者的代数和 二者归纳 在同时存在感生电动势与动生电动势的情况下 总电动势等于二者的代数和 二者 R MN P Q a b c d e f d0d B F O x F O x F0 2F0