“导体棒切割磁感线”题型与归类

“导体棒切割感线”问题的问题类型与分类问题1 :电磁感应现象中的图像在电磁感应现象中，电路产生的感应电动势、感应电流以及磁场对导线施加的力的时间变化规律也可以用图像直观表现(2)根据给出的相关图像分析电磁感应过程，决定相关的物理量1 .判定函数图像如果是导体切断的动电动势的问题，通常根据式： E=BLv来决定感应电动势大小的时间变化规律，如果是根据右手的规律或者阶梯的规律来判断感应电流的方向的感应电动势，则根据法拉德的电磁感应的规律来决定e的大小，根据流程的规律来判断感应电流的方向。问题型1-1-1 :例1，如图甲所示，由均匀电阻线构成的正方形的线框abcd的电阻为R1、ab=bc=cd=da=l，在此，线框以垂直于ab的速度v等速地通过宽度为2l、磁感应强度为b的均匀的强磁场区域，在整个过程中ab、cd的两侧始终与边界保持平行(1)线框中感应电流随时间变化的图像如图b所示。(2)在图中，描绘线框中a、b两点间的电位差Uab随时间t而变化的图像.分析：本问题是电磁感应知识和电路规律的综合应用，要求描绘电磁感应中的楝次规律、法拉第电磁感应规律和等效电路图并用电路规则求解，是一种常见的问题类型。解答： (I0=Blv/R时，所描绘的图像分为三段(参照下图)。t=0l/v，i=-I0t=l/v2l/v、i=0t=2l/v3l/v，i=-I0(设Uab=Blv，脸部出现的图像分为3段(如上图所示)。总结：我们分析了问题中描述的物理情景，理解了其已知和要求，并将整个过程分为几个小阶段，在各阶段明确分析了物理量之间的变化关系，最后决定在正方向建立直角坐标系并准确地绘制图形。例2、如图所示，将一边的长度设为a、将电阻设为r的等边三角形、将通过外力以速度v等速通过的宽度设为a的两个均匀的强磁场、将这两个磁场的磁感应强度的大小设为b、将方向设为相反，线框的运动方向与底边平行，将与磁场的边缘垂直且逆时针的方向设为电流的正方向，进行计算分析：本问题研究了电流随位移的变化规律，涉及有效长度问题解答：线架进入最初的磁场时，切断感磁线的有效长度会发生均匀变化。 位移从0到a/2期间，切断有效长度从0增加，位移从a/2到a的过程中，切断有效长度减少到x=a/2时，I=，电流正.线框横穿两磁场的边界时，线框在两磁场切断感应线的感应电动势相等，在同方向，切断有效长度也均匀地变化位移从a到3a/2的过程中，切割有效长度从o增加。 在位移从3a/2到2a过程中，切断有效长度为x=3a/2时，I=电流为负，线框偏离第二磁场时，i1x图像如右图所示，与进入第一磁场相同.a.a乙组联赛d.dc.cef.f1、长度相等、电阻为r的3根金属棒AB、CD、EF由导线连接，如图所示，该装置与导线的电阻无关，在进入等速均匀的强磁场的过程中(均匀的强磁场垂直于纸面，宽度大于AE之间的距离)，AB两端的电位差u可能随时间变化：()ut.to.out.to.out.to.out.to.oA. B. C. D9、(2003年广东、18 )图示的区域(图中直角坐标系Oxy的1、3象限)有均匀的强磁场，磁感应强度方向与图面垂直，大小为b .半径为l，中心角为60。 的扇形引线框OPQ以角速度w缠绕。 该点在附图中以逆时针方向等速旋转，且引线框的电路电阻为r(1)求出线框中感应电流的最大值I。 交变感应电流频率f(2)在图中描绘在线帧旋转1周时间内感应电流I随时间t变化的图像(将与图中的线帧的位置对应的时刻设为t=0) .10 .如图所示，abcd是闭合的矩形金属线框，其中虚线为磁场的右边界(磁场的左边界较远)，其与线圈的ab边平行，将bc边等分，线框的一半位于均匀的强磁场中，另一半位于磁场之外，感磁线的方向为垂直线框钢丝架以ab边为轴等速旋转2 .分析物理过程和物理量rl甲f.f乙组联赛t/sF/N0 4 8 12 16 20 24 2812345乙图14例4、(2001年全国物理)如图甲所示，一对平行光滑的导轨置于水平面上，两导轨之间的距离l=0.20m，电阻R=1.0的导体棒静止地置于轨道上，与两轨道垂直，棒与两轨道的电阻可忽略，装置整体为磁感应强度B=0.50T的均匀强磁场的当前的外力f使杆沿轨道方向移动，使其作一定的加速运动，在图14的b中示出左侧的力f与时间t的关系。 求出活塞杆的质量m和加速度a。分析：正题的已知图像需要利用电磁和力学知识求出相应的物理量，处理这种问题的关键在于审查图像:导体棒在轨道上进行初速度为零的均匀加速直线运动，瞬时速度为v，时间为t，棒切断感磁线的感应电动势为E=BLv=Blat 闭合回路中的感应电流.由安培力式和牛顿第二定律得出： F-BIl=ma由、式得出的F=ma 总结：图像倾斜、截距、面积等表现的物理意义和物理量是重点分析的内容，运用力学知识、电磁学知识和电路规律来求解。问题2 :用一根导线切断磁感应线运动中的稳定状态9 .如图所示，在倾斜角的绝缘斜面上平行放置2条足够长的直接金属轨道MN、PQ，两轨道的间隔在l、m、p这2点之间具有电阻值r的电阻。 质量m均匀的垂直金属杆ab放置在两轨上，与轨垂直设置的装置处于磁感应强度b均匀的强磁场中，磁场方向为垂直斜面向下，忽略轨与金属杆的阻力使ab杆沿轨从静止下降，轨与金属杆的接触良好，两者之间的摩擦可忽略。(1)从b向a方向观察的装置，如图1-2所示，请在该图中描绘ab杆下降期间的某时刻的力的图像(2)在加速下降中，杆ab速度的大小为v时，求出此时的ab杆的电流及其加速度的大小(3)求出下降中ab杆能够到达的速度的最大值解： (1)重力mg、垂直向下支撑力n、垂直斜面向上安培力f沿斜面向上(2)ab杆速