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    求解策略 变换物理模型.是将陌生的物理模型与熟悉的物理模型相比较.分析异同并从中挖掘其内在联系.从而建立起熟悉模型与未知现象之间相互关系的一种特殊解题方法.巧妙地运用“类同 变换.“类似 变换.“类异 变换.可使复杂.陌生.抽象的问题变成简单.熟悉.具体的题型.从而使问题大为简化. 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型.即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路.把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路.并画出等效电路图.此时.处理问题的方法与闭合电路求解基本一致.惟一要注意的是电磁感应现象中.有时导体两端有电压.但没有电流流过.这类似电源两端有电势差但没有接入电路时.电流为零. [例3]据报道.1992年7月.美国“阿特兰蒂斯 号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验.实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约3000 km处由东向西飞行.相对地面速度大约6.5×103 m/s.从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星.携带一根长20 km.电阻为800 Ω的金属悬绳.使这根悬绳与地磁场垂直.做切割磁感线运动.假定这一范围内的地磁场是均匀的.磁感应强度为4×10-5T.且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度相同.根据理论设计.通过电离层的作用.悬绳可以产生约3 A的感应电流.试求: (1)金属悬绳中产生的感应电动势, (2)悬绳两端的电压, (3)航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能(已知地球半径为6400 km). 命题意图:考查考生信息摄取.提炼.加工能力及构建物理模型的抽象概括能力. 错解分析:考生缺乏知识迁移运用能力和抽象概括能力.不能于现实情景中构建模型(切割磁感线的导体棒模型)并进行模型转换(转换为电源模型及直流电路模型).无法顺利运用直流电路相关知识突破. 解题方法与技巧:将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型.当它通过电离层放电可看作直流电路模型.如图所示. (1)金属绳产生的电动势: E=Blv=4×10-5×20×103×6.5×103 V=5.2×103 V (2)悬绳两端电压.即路端电压可由闭合电路欧姆定律得: U=E-Ir=5.2×103-3×800 V=2.8×103 V (3)飞机绕地运行一周所需时间 t==s=9.1×103 s 则飞机绕地运行一圈输出电能: E=UIt=2800×3×9.1×103 J=7.6×107 J [例4]如图所示.竖直向上的匀强磁场.磁感应强度B=0.5 T.并且以=0.1 T/s在变化.水平轨道电阻不计.且不计摩擦阻力.宽0.5 m的导轨上放一电阻R0=0.1 Ω的导体棒.并用水平线通过定滑轮吊着质量M=0.2 kg的重物.轨道左端连接的电阻R=0.4 Ω.图中的l=0.8 m.求至少经过多长时间才能吊起重物. 命题意图:考查理解能力.推理能力及分析综合能力 错解分析:(1)不善于逆向思维.采取执果索因的有效途径探寻解题思路,(2)实际运算过程忽视了B的变化.将B代入F安=BIlab.导致错解. 解题方法与技巧: 由法拉第电磁感应定律可求出回路感应电动势:E= ① 由闭合电路欧姆定律可求出回路中电流 I= ② 由于安培力方向向左.应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向.再根据楞次定律可知磁场增加.在t时磁感应强度为: B′ =(B+·t) ③ 此时安培力为 F安=B′Ilab ④ 由受力分析可知 F安=mg ⑤ 由①②③④⑤式并代入数据:t=495 s [例5]半径为a的圆形区域内有均匀磁场.磁感强度为B=0.2T.磁场方向垂直纸面向里.半径为b的金属圆环与磁场同心地放置.磁场与环面垂直.其中a=0.4m.b=0.6m.金属环上分别接有灯L1.L2.两灯的电阻均为R =2Ω.一金属棒MN与金属环接触良好.棒与环的电阻均忽略不计 (1)若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动.求棒滑过圆环直径OO′ 的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流. (2)撤去中间的金属棒MN.将右面的半圆环OL2O′ 以OO′ 为轴向上翻转90º.若此时磁场随时间均匀变化.其变化率为ΔB/Δt=4T/s.求L1的功率. 解析:(1)棒滑过圆环直径OO′ 的瞬时.MN中的电动势 E1=B2a v=0.2×0.8×5=0.8V ① 等效电路如图(1)所示.流过灯L1的电流 I1=E1/R=0.8/2=0.4A ② (2)撤去中间的金属棒MN.将右面的半圆环OL2O′ 以OO′ 为轴向上翻转90º.半圆环OL1O′中产生感应电动势.相当于电源.灯L2为外电路.等效电路如图(2)所示.感应电动势 E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.32V ③ L1的功率 P1=(E­2/2)2/R=1.28×102W 【查看更多】

     

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