电磁感应问题分类分析

1、电磁感应问题分类分析电磁感应是高中物理中的一个重要知识点，常见电磁 感应与电路知识、力学知识组成综合性问题。下面对这类综 合题进行分类分析。（一）平衡类解决平衡类问题的基本方法是：确定研究对象；进行受 力分析；根据平衡条件建立方程；结合电磁感应规律求解具 体问题。例1.如图1所示，线圈abed每边长 L= 0.20 m,线 圈质量m 1 = 0.10kg、电阻 R= 0.10 Q,砝码质量m 2= 0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感强度B= 0.5 T,方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h=L= 0.20m。砝码从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动。求线圈做匀 速运动的速度。

2、解析：该题的研究对象为线圈，线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m 1g相互平衡，即F= F安+m 1 g，砝码受力也平衡：F=m 2 g，线圈匀速上 升，在线圈中产生的感应电流1= BLv /R，因此线圈受到向下的安培力F安=BIL，联解式得v =(m2 m 1 )g R/B2L2 代入数据解得：v=4 (m / s)(二) 加速类解决加速类问题的基本方法是：确定研究对象(一般为 在磁场中做切割磁感线运动的导体) ；根据牛顿运动定律和 运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况。例2.如图2所示，AB、CD是两根足够长的固定平行 金属导轨，两导轨间距离为 L,导轨平面与水平面

3、的夹角为 e。在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强 磁场，磁感强度为 B。在导轨的A、C端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从 静止开始沿导轨下滑。求ab棒的最大速度。(已知ab和导轨间的动摩擦因数为 卩，导轨和金属棒的电阻不计)解析：本题的研究对象为ab棒，画出ab棒的平面受力图，如图3oab棒所受安培力 F沿斜面向上，大小为 F =BIL= B2L2v /R，则ab棒下滑的加速度为：a=mgs in e(mgcos e + F)/ mab棒由静止开始下滑，速度v不断增大，安培力F也增大，加速度a减小。当a=0时达到稳定状态，此后ab棒做匀速运动,

4、速度达最大。mgsin 0( mgcos 9 + B2L2v /R) = 0解得ab棒的最大速度：vm = mg R (sin 9一卩 cos 9 )/B2L2。（三）能量类电磁感应过程也是能的转化和守恒的过程，分析电磁感 应中能的转化和守恒情况是解决能量类问题的关键。 如例 2， 也可以用能量关系去解。当ab棒达到最大速度后，以该速 度做匀速运动,ab棒所受重力做功的功率等于克服摩擦力 做功的功率与电阻R上产生的热功率之和，由此可列方程： mgsin 9 ?vm=mgcos 9 ?vm+（ BLvm） 2/R可解得：vm = mg R（sin 9 cos 9 ） /B2L2。（四）图像类在电

5、磁感应现象中，回路产生的感应电动势、感应电流 及磁场对回路的作用力随时间的变化规律，也可用图像直观 地表示出来。解决图像类问题的关键是分析磁通量的变化是 否均匀，从而判断感应电动势（电流）或安培力的大小是否 恒定，然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向。例3.如图4, A是一边长为1的正方形线框，电阻为R现维持线框以恒定的速度V沿X轴运动，并穿过图中所示的 匀强磁场B区域。取逆时针方向为电流正方向，线框从图示 位置开始运动，则线框中产生的感应电流i随时间t变化的 图形是图 5 中的 。解析：由于线框进入和穿出磁场时，线框内磁通量均匀 变化，因此在线框中产生的感应电流大小不变。根据楞次定 律可知