(三)电磁感应中的动力学问题 9.如图1所示.两根足够长的直金属导轨MN.PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上.两导轨间距为L.M.P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上.并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑.导轨和金属杆接触良好.不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图2所示.请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图, (2)在加速下滑过程中.当ab杆的速度大小为v时.求此时ab杆中的电流及其加速度的大小, (3)求在下滑过程中.ab杆可以达到的速度最大值. 解析:(1)ab杆受到的作用力有:重力mg.方向竖直向下,支持力FN.方向垂直斜面向上,安培力F.方向平行斜面向上.其受力图如右图所示. (2)当ab杆速度为v时.感应电动势 此时电路中的电流 ab杆受的安培力 根据牛顿第二定律.有.可解得: 中分析可知.ab杆做加速运动.随杆下滑速度v的增大.其下滑的加速度逐渐减小.加速度减小到0时.其速度不再增加达最大值.故当时.即 时.ab杆速度达最大值: 点评:杆向下加速运动.随着速度的增加.感应电流也增大.故安培力也增大.所以杆向下做加速度逐渐减小的加速运动.当杆的加速度减小为0时.速度达最大. 10.如图所示.处于匀强磁场中的两根足够长.电阻不计的平行金属导轨相距1m.导轨平面与水平面成θ=37°角.下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg.电阻不计的金属棒放在两导轨上.棒与导轨垂直并保持良好接触.它们之间的动摩擦因数为0.25.求: (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小, (2)当金属棒下滑速度达到稳定时.电阻R消耗的功率为8W.求该速度的大小, (3)在上问中.若R=2Ω.金属棒中的电流方向由a到b.求磁感应强度的大小与方向. (g=10m/s2.sin37°=0.6. cos37°=0.8) 解析:(1)金属棒开始下滑的初速为零.没有感应电流产生.不受安培力作用.故根据牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma ① 由①式解得a=10×m/s2=4m/s2 ② (2)设金属棒运动达到稳定时.做匀速运动.速度为v.所受安培力为F.棒在沿导轨方向受力平衡.则有:mgsinθ一μmgcosθ一F=0 ③ 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率Fv=P ④ 由③.④两式解得 ⑤ (3)设电路中电流为I.两导轨间金属棒的长为l.磁场的磁感应强度为B ⑥ P=I2R ⑦ 由⑥.⑦两式解得 ⑧ 由左手定则可知.磁场方向垂直导轨平面向上 点评:分析这类问题的基本思路是:确定电源(E/r)→感应电流→导体所受安培力→合外力→a变化情况→运动状态分析→临界状态. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

电磁感应中的动力学问题:

感应电流在磁场中受到________的作用,因此电磁感应问题往往跟________学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律)及力学中的有关规律(牛顿运动定律、动量守恒定律、动量定理、动能定理等),分析时要特别注意________、速度v________的特点.

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电磁感应中的图像问题

电磁感应中常涉及________________________________随时间t变化的图像,即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像等.对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图像,即Ex图像和Ix图像.这些图像问题大体上可分为两类:由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像,或由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量.不管是何种类型,电磁感应中的图像问题常需利用________________________等规律分析解决.

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(电磁感应中的电路问题)如图所示,匀强磁场的磁感应强度B0.1 T,金属棒AD0.4 m,与框架宽度相同,电阻R1/3 Ω,框架电阻不计,电阻R12 Ω,R21 Ω.当金属棒以5 m/s速度匀速向右运动时,求:

(1)流过金属棒的感应电流为多大?

(2)若图中电容器C0.3μF,则电容器中储存多少电荷量?

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电磁感应中的功率问题、自感

1、电磁感应中的电路问题在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量的变化的回路将产生________.该导体或回路相当于________(它们的电阻为电源的内阻),将它们接上电容器,便可使电容器________;将它们接上电阻等用电器,在回路中形成________,便可对用电器供电.因此,电磁感应问题往往和电路联系在一起,解决这类问题的基本方法是:

(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电流的大小和方向.

(2)画出等效电路图

(3)应用全电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解.

2、自感

①、自感现象:自感现象是一种特殊的电磁感应现象,它是由于导体本身的电流发生________时而产生的电磁感应现象.自感现象遵循电磁感应的所有规律.

②、自感电动势的方向:由楞次定律可知,自感电动势总是________原来导体中电流的变化.当回路中的电流增加时,自感电动势和原来电流的方向________;当回路中的电流减小时,自感电动势和原来电流的方向________.自感对电路中的电流变化有________作用,使电流不能________

③、自感系数:它由线圈________的性质决定.线圈越长,单位长度上线圈的匝数越多,截面积越大,它的自感系数越________.线圈中插入铁芯,自感系数增大很多,自感系数在国际单位制中的单位是________

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电磁感应中的能量问题:

电磁感应的过程实质上是________的转化过程,电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到________力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服________力做功.此过程中,其他形式的能量转化为________能.“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为________能.当感应电流通过用电器时,________能又转化为其他形式的能量.安培力做功的过程是________的过程.安培力做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能.

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同步练习册答案