高二物理电磁感应中的几类问题

1、高二物理电磁感应中的几类问题一、电磁感应中的力学问题导体切割磁感线产生感应电动势的过程中，导体的运动与导体的受力情况紧密相连，所以，电磁感应现象往往跟力学问题联系在一起。解决这类电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，如安培力的计算公式、左右手定则、 、 、 等；另一方面还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等。RBBACDab【例1】如图，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置的相距为L且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导体的AC端连接一阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，导轨和金属棒的电阻及它们间的摩

2、擦不计，若用恒力F沿水平向右拉棒运动，求金属棒的最大速度。【跟踪训练】RBBACDabM1例1中，如果ab棒与导轨间的动摩擦因素为，其它条件均不变，则棒的最大速度为多少？2如图所示，在例1中，若将质量为M的重物跨过一光滑的定滑轮，通过一根不可伸长、质量不计的细绳与ab相连，绳与导轨平行，将M从静止开始释放，求当阻值为r的ab棒产生的电功率最大时棒的速度是多大？（ab棒与导轨间的动摩擦因素仍为）3如将上面中的导轨平面变成与水平面成角的倾斜轨道，如图所示，磁感应强度B与轨道平面垂直且方向向下，棒电阻不计，棒与导轨间的动摩擦因素仍为，现用一方向向上并与导轨平行的恒力F拉棒，求ab棒滑行时的最终速度。

3、aABDCbFRB【课后练习】1如图，有两根和水平方向成角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度，则（ ）BRA如果B增大，vm将变小B如果增大，vm将变大C如果R增大，vm将变大D如果m变小，vm将变大BMNcbad 2 abcd为U型金属导轨，其电阻可忽略不计，导轨平面与水平面的夹角为，MN是一根长等于导轨间距L 的金属棒，质量为m，电阻为R，它与导轨间的动摩擦因素为，整个装置放在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨在外力作用下沿导

4、轨向上或向下运动时，则（ ）A向上或向下运动时，所受的摩擦力一样大B向上运动时比向下运动时所受的摩擦力大C向下运动时所受的摩擦力一定大于向上运动时 所受的摩擦力D向下运动时，所受的摩擦力可能为零Fcbefda3如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，bc段的电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为L，质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现用一恒力F竖直向上拉ef，当ef匀速上升时，其速度的大小为多少？二、电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发

5、生变化的回路中将产生感应电动势将成为电源，将它们跟电阻、电容等构成回路即为电磁感应中的电路问题。解决这类问题时，找准电源、正确判断电源的正负极是关键。 NMacbB【例2】如图，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，长度为L/2，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现有一段长度为L/2，电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行且与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为L/3时，导线ac中的电流是多大？方向如何？【跟踪训练】1如图所示，一闭合线圈放在匀强

6、磁场中，线圈的轴线与磁感线方向的夹角=30，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线的电阻率不变，用下列哪个办法可使线圈中感应电流增大一倍（ ）A把线圈匝数增大一倍B把线圈面积增大一倍C把线圈直径增加一倍D改变线圈轴线与磁感线方向之间的夹角 abcdMN2如图所示，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN可与导线框保持良好接触并做无摩擦滑动.当导体棒从左向右做匀速运动滑到最右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为A逐渐增大B先增大后减小C先减小后增大D增大减小，再增大，再减小【课后练习】1如图所示，平行金属导轨的电阻不计，ab、cd的电阻均为R，长为l

7、，另外的电阻阻值为R，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当ab、cd以速率v向右运动时，通过R的电流强度为多少？2固定在匀强磁场中的导线框abcd各边长为l，ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图，以恒定的速度v从ad滑向bc，当PQ滑过三、电磁感应中的能量问题 产生感应电流的过程，就是能量转化的过程。 安培力对导体做正功，是将电能转化为机械能；安培力对导体做负功，是将机械能转化为电能。感应电流在电路中通过电阻又将电能转化为热能。【例1】电阻为R的矩形导线框abcd，边长abl，a

8、d=h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框内产生的焦耳热是多少？【跟踪训练】1两根相距0.2m的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感强度B=0.2T，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=0.25，回路中其余部分的电阻可不计，已知金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下，沿导轨朝相反方向匀速平移，速率大小都是v=0.5ms，如图所示，不计导轨上的摩擦，求：(1)作用于每条金属细杆的拉力；(2)求两金属细杆在间距增加0.10m的滑动过程中共产

9、生的热量2在如图所示的理想化实验中，金属导轨MN、EF水平部分置于向下的匀强磁场中，金属杆cd静止在导轨的水平部分某一位置上，另一金属杆ab在磁场外轨道倾斜部分高h的位置上由静止滑下，设轨道足够长且磁场沿轨道延伸，磁感强度为B，金属杆ab、cd长皆为轨道宽L，电阻各为r，轨道电阻不计，ab质量为m，cd质量为3m，运动中互不接触，轨道摩擦不计，求：（1）当ab棒进入磁场后，cd棒的速度范围。（2）cd棒的加速度范围。abcdNFhBME（3）棒ab、cd运动中有多少机械能转化为电能？参考答案一、学问题例一： Vm=FR/B2L2 跟踪训练：1、Vm=(F-mg)R/ B2L2 2、Vm=(Mg-mg)(R+r)/ B2L23、分情况讨论：当mgsinFmgsin+mgcos或FmgsinF+mgcos时静止；当Fmgsin+mgcos时棒向上运动，Vm=(F-mgsin-mgcos)R/ B2L2当F+mgcosmgsin时棒向下运动，Vm=(F+mgsin-mgcos)R/ B2L2课后练习：1、ABC，2、C，3、Vm=(F- mg)R/ B2L2二、电磁感应中的电路