电磁感应中的综合应用

1、在电磁感应中的综合应用一、电磁感应中的电路问题1 .切断感应线的导体或磁通变化的电路产生感应电动势时，该部分的电路用等效电源来确定感应电动势和内阻2、正确分析电路结构，绘制等效电路图3 .利用电路规律来求解.主要是关闭电路的欧姆规律、串联并联电路的性质特征、电力、电热的公式.求出未知的物理量.1 .将总电阻2R的均匀电阻线焊接在半径a的圆环上，水平固定在垂直向下的磁感应强度b的均匀强磁场上，如图所示，将长度为2a、电阻等于r、粗细均匀的金属棒MN放置在圆环上，与圆环总是保持良好的电接触(1)棒上的电流的大小和方向(2)棒两端的电压UMN(3)圆环和金属棒消耗的总热电力2 .如图(a )所示，根

2、据水平设置的两根平行的金属轨道，连接间距L=0.3m、轨道左端R=0.6的电阻，在区域abcd内存在与轨道平面垂直的B=0.6T的均匀的强磁场，磁场区域宽度D=0.2m，细金属棒A1和A2 计算从放置在轨道平面上金属棒A1进入磁场(t=0)开始到A2离开磁场为止的时间，在不同的时间段通过电阻r的电流强度如图(b )所示.3 .在图甲中，直角坐标系0xy的1、3象限内有均匀的强磁场，第1象限内的磁感应强度的大小为2B，第3象限内的磁感应强度的大小为b，磁感应强度的方向与纸面垂直。 半径为l、中心角为900的扇形引线框OPQ以角速度在纸面内逆时针等速旋转，引线框电路电阻为r(1)求出引线框中感应电

3、流的最大值.(2)在图b中描绘了引线框等速旋转一周时间内感应电流I在时间t变化的图像(设图a中的与线框的位置对应的时刻为t=0)。o.o2Bx乙级联赛y图甲21plq.q(3)求出线框等速旋转时产生的热量.o.o叔叔图乙二、电磁感应中的动力学问题1 .解决电磁感应中力学问题的方法(1)研究对象，即选择由哪个导体棒或哪个导体棒构成的系统(2)感应电动势的大小和方向用法拉第的电磁感应定律和级数定律求出(3)求电路中的电流的大小(4)分析受力情况(5)分析研究对象受到的各力工作情况和合作力工作情况，选定适用的物理规律(6)运用物理定律的列方程，求解2 .明确两大研究对象和之间相互制约的关系(3)动态

4、分析：在解决电磁感应中的力学问题时，要做好受力分析和运动状况的动态分析。 当导体以拉力运动时，切断感应线，感应电动势感应电流通电导体受到电流受到外力的变化加速度变化速度变化.周期性地反复循环.周期地结束时，加速度变为零，导体成为稳定运动状态.此时，速度v通过加速达到最大值(4)在导体处于平衡状态的静止状态或等速直线运动状态的情况下，根据合成外力成为零分析，在导体处于非平衡状态的变速运动的情况下，根据牛顿的第二定律成为动态分析这两个状态的处理.4 .如图所示，均匀强磁场中的2根足够长、没有电阻的平行金属轨道为lm，轨道平面和水平面为=37角，下端的连接电阻值为尺寸的电阻。 均匀的强磁场方向垂直于

5、轨道平面，质量为0.2kg，电阻不可测量把金属棒放在两个导轨上，棒和导轨保持垂直良好的接触，两者之间的动摩擦系数为0.25。(1)求出金属棒沿着导轨从静止开始下降时的加速度的大小(2)金属棒的下降速度稳定时，电阻器的消耗功率为8W，求出该速度的大小(3)在提问中，如果R=2，则金属棒中的电流的方向从a变为b，求出磁感应强度的大小和方向.(g=10rn/s2，sin37=0.6，cos37=0.8 )5 .水平面上的2根足够长的金属轨道平行地固定，设距离为l，一端通过导线和电阻值r将质量为m的金属棒放在阻挡连接的轨道上(参见右上图)，金属棒和轨道的电阻被忽略的均匀磁性田野垂直向下. 以平行于导轨

6、的一定张力f作用于金属杆，杆最终进行等速运动。 如果改变张力的话大小小时，对应的等速运动速度v也变化，v和f的关系如右下图所示。 (取重力加速度g=10m/s2 )(1)金属棒在等速运动前做什么运动？(m=0.5公斤，L=0.5m，R=0.5磁感应强度b是多少？(3)可以从v-f线的切片中求出什么样的物理量？ 那个值多少？6 .如图所示，垂直方向的均匀强磁场的初期磁感应强度B0=0.5T，=1T/s增加，水平轨道的电阻和摩擦电阻被忽略，轨道宽度为0.5m，连接在左端的电阻R=0.4。 在轨道上的l=1.0m的右端放置金属棒ab，用固定带轮吊起电阻R0=0.1、水平带，质量M=2kg的重物，要吊

7、起重物时，如下问(1)感应电流的方向(请将电流的方向写在主题图中)以及感应电流的大小lr乙级联赛甲级联赛乙级联赛(2)多长时间才能吊起重物？7 .如图所示，在磁感应强度为b的水平方向的均匀的强磁场中垂直地放置两个平行的导轨，磁场的方向与有导轨的平面垂直。 导轨的上端跨越电阻值r的电阻(忽略导轨的电阻)。 两金属棒a和b的电阻都是r，质量分别为和，可以与轨道连接，沿着轨道无摩擦地弯曲运动。 闭合开关s，先固定b，以一定的力f上拉，稳定后，以a的速度等速运动，这次放开b，b正好静止，使轨道充分长，取(1)求出拉伸力f的大小(2)固定金属棒a，使金属棒b自由滑动(开关保持闭合)，求出b滑动的最大速度

8、(3)关闭开关，固定金属棒a和b，使磁感应强度从b随着时间均匀增加，0.1s后磁感应强度增加到2B时，a棒所承受的安培力正好等于a棒的重力，求出两金属棒间的距离h。三、电磁感应中的能量问题1 .电磁感应过程涉及很多能量的转换如图所示，金属棒ab沿着导轨静止时，重力势减少，一部分克服安培力变化为感应电流的电能，最终在r处变化为焦耳热，另一部分变化为金属棒的动能。 如果导轨足够长，棒最终达到稳定状态等速运动，重力势能的减少会克服安培力变化为感应电流的电能。 因此，从功能和功能的角度分析电磁感应中能量变化的关系，是解决电磁感应中能量问题的重要方法之一。2 .安培力的工作和电能变化的特定对应关系“外力

9、”克服安培力工作时，其他形式的能量会转化为电能。 同样，安培力工作的过程是电能向其他形式的能量转换的过程，安培力工作时，电能向其他形式的能量转换。3 .解决此类问题的程序(1)感应电动势的大小和方向由法拉第的电磁感应定律和极次定律(包括右手定律)决定(2)画等效电路图，写电路中电阻消耗的电力公式(3)分析导体机械能的变化，利用能量守恒关系、稳定状态时的受力特性和功率关系方程式，联合求解乙级联赛乙级联赛甲级联赛8 .如图所示，垂直向上方打出边长为a、质量为m、电阻为r的正方形引线框，通过宽度为b、磁感应强度为b一样强的磁场，磁场方向与纸面垂直。 线框离开磁场的速度正好是进入人的磁场时的速度的一半

10、，线框离开磁场后高度也继续上升，落下后均匀地进入人的磁场。 运动中总是存在大小一定的空气阻力f，线框不旋转(1)求出线框在落下阶段等速进入人的磁场时的速度v2(2)线框在上升阶段刚离开磁场后的速度v1(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热q甲级联赛乙级联赛mpq.qn9 .如图所示，PQ、MN是足够长的两个平行的金属轨道，在它们之间连接电阻值的电阻。 轨道的间距，电阻，长度均匀的金属棒水平地放置在轨道上，与轨道的折动摩擦系数，轨道平面的倾斜在垂直轨道平面方向上有均匀的强磁场，磁感应强度现在使金属棒AB从静止状态下降，在杆静止状态到杆AB正好等速运动的期间(1)ab的下降速度为时的加速度

11、的大小(2)AB下降的最大速度(3)从静止到AB等速运动的过程r中产生的热量在质量M=1kg的推车上垂直固定了质量m=0.2kg、宽度L=0.05m、总电阻R=100的n=100匝的矩形线圈。 如(1)所示，线圈和推车一起静止在平滑的水平面上。 当前子弹以v0=110m/s的水平速度进入购物车，立即与推车(包括线圈)一起运动，速度为v1=10m/s。 之后，通过与线圈平面垂直、磁感应强度B=1.0T的水平有边界的强磁场，如图所示垂直的纸面朝向里侧。 已知子弹进入手推车后，手推车的运动速度v根据车的位移s变化的v - s图像如图(2)所示。 拜托了。(1)子弹的质量m0(2)推车位移s=10cm

12、时的线圈中的电气流大小I(3)线圈在进入磁场的过程中通过线圈某断面电荷量q(4)线圈和推车通过磁场过程中线圈电阻的发热量q。11 .如右图所示，金属棒a在地面h的高处从静止沿弧形轨道下降，从l的平行轨道开始，在水平部分有垂直向上的均匀的强磁场b，在水平部分轨道上放置了金属棒b。 已知棒a的质量是m，电阻是Ra。 b杆的质量为m，阻力为Rb，水平导轨足够长，不介意摩擦，问(1)a杆的最大电流是多少？(2)a杆和b杆的最终速度是多少？(3)全过程中电路放出的电量是多少？(4)如果知道a、b杆的电阻比RaRb=34，则忽略其馀电阻，在全过程中a、b产生的热量分别是多少？电磁感应计算问题的答案1 .解

13、析： (1)棒MN向右移动时，切断感应线产生感应电动势，棒MN相当于电源。 流过棒的电流，即电源内的电流，当棒超过圆心o时，棒两端的电压成为电路端子电压，其等效电路如图所示金属棒通过圆心时，棒上产生的感应电电动势为E=B2av=2Bav此时，圆环的两个部分并联连接且r左=R右=R并联部分的电阻是r=根据闭环欧姆定律，金属棒中流动的电流根据右手定律可以判断金属棒上的电流方向为NM(2)棒两端的电压(3)圆环和金属棒所消耗的总功率为电路中的感应电流的功率，即2.解析00.2s内，金属棒A1产生的感应电动势E=BLv=0.60.31.0V=0.18V在0.20.4s中，E=0、I2=0在0.40.6

14、s中，同样地I3=0.12A在不同时间段通过r的电流强度如图所示3 .解：(1)在线框从图甲的位置旋转(t=0)900的过程中产生的感应电动势为：根据闭合电路的欧姆定律，电路电流如下联合以上各种解释为：类似地，在线帧出入第三象限的过程中求出电路电流为：感应电流的最大值是：(2)I-t图像为： (4分钟)o.o叔叔PK 1-I1I2-I2(3)线框旋转一周时产生的热：又来了解：4.(1)金属棒开始下降的初速为零，根据牛顿第二定律mgsin-mgcos=ma 从式中解a=10(O.6-0.250.8)m/s2=4m/s2(2)金属棒的运动稳定时，速度为v，受到的安培力为f，棒沿着导轨受到力，取得平衡mgsin1mgcos01f=0此时，金属棒克服安培力工作的电力等于电路中的电阻r所消耗的电力Fv=P从、的二式中解(3)设电路中的电流为I，设两轨间的金属棒的长度为l，设磁场的磁感应强度为b。P=I2R从、的2式中解磁场方向垂直轨道平面上5.(1)变速运动(或加速运动、加速度减少的加速运动、加速运动)。(2)