高二物理 法拉第电磁感应定律应用(2)典型例题解析

法拉第电磁感应定律应用法拉第电磁感应定律应用 2 典型例题解析典型例题解析 例例 1 如图 17 84 所示 MN PQ 为足够长的水平导电轨道 其电 阻可以忽略不计 轨道宽度为 L ab cd 为垂直放置在轨道上的金属杆 它 们的质量均为 m 电阻均为 R 整个装置处于竖直向下的匀强磁场中 磁场 的磁感强度为 B 现用水平力拉 cd 杆以恒定的速率 v 向右匀速滑动 设两杆 与轨道间的动摩擦系数为 求 ab 杆可以达到的最大速度和此时作用在 cd 杆上水平拉力做功的瞬时功率 解析 解析 由楞次定律可知 当 cd 向右匀速运动时 ab 也向右运动 当 ab 有最大速度 vm时 mg BIL I t RR BL v tvt RR m t 联立 有 vv m 2 22 mgR B L 此时作用在 cd 杆上水平拉力 F 做功的瞬时功率为 P Fv F 安 f v BIL mg v P2 mgv 点拨 点拨 要明确最大速度的条件 分析电路中的电流 安培力和金属棒的 运动之间相互影响 相互制约的关系 例例 2 如图 17 85 所示 两根很长的光滑平行的金属导轨 相距 L 放在一水平面内 其左端接有电容 C 电阻为 R1 R2的电阻 金属棒 ab 与导 轨垂直放置且接触良好 整个装置放在磁感强度为 B 的匀强磁场中 磁场方 向垂直于导轨平面向上 现用大小为 F 的水平恒力拉棒 ab 使它沿垂直于棒 的方向向右运动 若棒与导轨的电阻均不计 试求 1 棒 ab 的最大速度 2 若棒达到最大速度以后突然静止 则棒在此瞬间受到的安培力的大小和方 向 解析 解析 1 当 ab 所受安培力 f 与外力 F 相等时 ab 速度最大 设为 vII mmm 此时最大电流为 BLv R m 1 BImL F 对有 cdFtm2u0 2 2 CUBLvm棒达到最大速度时 两端电势差为 FR BL 1 棒突然静止时 电容器通过棒放电 瞬间电流为 abI U R FR BLR 2 1 2 棒所受的安培力为 方向水平向右 abfBIL FR R 1 2 点拨 点拨 该题综合性强 与力学知识联系紧密 是高考的热点 例例 3 如图 17 86 所示 用粗 细不同的铜丝制成两个边长相同的正 方形闭合线圈 a 和 b 让它们从相同高处同时自由下落 下落中经过同一有边 界的水平匀强磁场 设线框下落过程中始终保持竖直且不计空气阻力 试分 析判断两框落地的先后顺序 点拨 点拨 本题是对两种情况进行比较 我们通过对一般情形列式分析 找 到本质规律再作判断 这是一种比较可靠的方法 参考答案 参考答案 b 先落地 例例 4 如图 17 87 所示 两金属杆 ab 和 cd 长均为 L 电阻均为 R 质量分别为 M 和 m M m 用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔 软导线将它们连成闭合电路 并悬挂在水平 光滑 不导电的圆棒两侧 两 金属杆都处在水平位置 整个装置处在一与回路平面垂直的磁感强度为 B 的 匀强磁场中 若金属杆 ab 正好匀速向下运动 求 ab 的运动速度 点拨 点拨 本题可通过用整体法来求解 也可通过对两棒分别隔离分析用受 力平衡的知识求解 参考答案 参考答案 vm M m R 2B2l2 跟踪反馈跟踪反馈 1 如图 17 88 所示 粗细均匀的电阻为 r 的金属圆环 放在垂直环面 的匀强磁场中 磁感强度为 B 圆环直径为 L 长为 L 电阻为 r 2 的金属棒 ab 放在圆环上 始终与圆环保持良好接触以速度 v 向左运动 当 ab 经过环心 位置时 ab 两端电势差大小为 a b 中电势较高的是 2 如图 17 89 所示 水平面内的金属导轨上接有电容器 C 金属 ab 无 摩擦地在导轨上以速度 v 匀速运动 运动一段距离后突然停止 停止后 ab 不 再受任何系统外物体的作用 则停止后 ab 的运动情况是 A 向右作初速为零的匀加速运动 B 先向右匀速后改作减速运动 C 在某位置附近来回振动 D 向右作变加速运动后改作匀速运动 3 如图 17 90 所示 ab cd 为水平平行金属板 两板左端与光滑 电 阻不计的平行金属导轨直接相连接 两板右端接有电阻 R 匀强 磁场方向如图 磁感应强度为 当电阻为的导体棒以多大速度向哪B R 2 个方向沿轨道滑动时 一质量为 m 带电量 q 的