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电磁感应综合应用(四大综合问题)..
m
m(R r)
4.运动特点 a减小的加速运动 O
t
电动式单棒
5.最终特征 匀速运动
6.两个极值
(1)最大加速度: v=0时,E反=0,电流、加速度最大
Im
E R
r
Fm BIml,
am
Fm
mg
m
(2)最大速度: 稳定时,速度最大,电流最小
I min
E Blvm , Rr
mg Fmin BIminl
例3、导轨光滑、水平、电阻不计、间距L=0.20m;导体棒
长也为L、电阻不计、垂直静止于导轨上;磁场竖直向下
且B=0.5T;已知电阻R=1.0Ω;现有一个外力F沿轨道拉杆
,使之做匀加速运动,测得F与时间t的关系如图所示,求
杆的质量和加速度a。
F/N
8
7 6
R
5 4
3
2
1
t/s
0 4 8 12 16 20 24 28
(1)速度稳定时 F FA mg sin
B a F
v 2m/ s
(2)从能量的角度看: Pt EK mgh Q
b
θ
t 1.5s
例2、水平面光滑,金属环r=10cm、R=1Ω、m=1kg,v= 10m/s向右匀速滑向有界磁场,匀强磁场B=0.5T;从环 刚进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时,圆环释放 了32J的热量,求:(1)此时圆环中电流的即时功率; (2)此时圆环运动的加速度。
速度最大时做匀速运动
D
B
R
b
受力分析,列动力学方程
mg sin f FA
A a
θ
C
v
(mg
s in
mg
B 2 L2
cos
)R
θ
B
基本方法:
1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律 求感应电动势的大小和方向。
2、求回路中的电流强度 3、分析导体受力情况(包含安培力,用左手定则) 4、列动力学方程求解。
发电式
F a逐渐减小 匀速 的加速运动 I 恒定
阻尼式单棒
1.电路特点
v0
导体棒相当于电源。
2.安培力的特点
安培力为阻力,并随速 度减小而减小。
3.加速度特点
FB
BIl
B2l 2v Rr
加速度随速度减小而减小
v
a FB B2l2v m m(R r)
v0
4.运动特点 a减小的减速运动
5.最终状态 静止
中,磁感应强度B=1T,现在闭合开关,求:
(1)闭合开关瞬间,金属杆的加速度;(2)
金属杆所能达到的最大速度;(3)当其速度为
v=20m/s时杆的加速度为多大?(忽略其它一切
电阻,g=10m/s2)
BME源自N(1)a=1m/s2
(2)v=50m/s
(3)a=0.6m/s2
P F
Q
发电式单棒
1.电路特点 导体棒相当于电源,当速度
阻R=99Ω;磁场竖直向下,磁感应强度以100T/s的变化
度均匀减小。在这一过程中通过电阻R的电流多大小和
方向?
利用楞次定律判断方向
由E n n BS 求电动势
R
t t
画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流
B
I=0.1A
基本方法:
1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律确 定感应电动势的大小和方向。 2、画等效电路。 3、运用闭合电路欧姆定律,串并联电路 性质,电功率等公式联立求解。
F
6.两个极值
(1) v=0时,有最大加速度:
am
F
mg
m
(2) a=0时,有最大速度:
a F FB mg
m
F B2l2v g 0
m m(R r)
vm
(F
mg)(R
B2l2
r)
例2、已知:AB、CD足够长,L,θ,B,R。金属棒ab垂直 于导轨放置,与导轨间的动摩擦因数为μ,质量为m,从 静止开始沿导轨下滑,导轨和金属棒的电阻阻都不计。求 ab棒下滑的最大速度
3、电磁感应中的能量问题
例1、θ=30º,L=1m,B=1T,导轨光滑电阻不计,F功率 恒定且为6W,m=0.2kg、R=1Ω,ab由由静止开始运动, 当s=2.8m时,获得稳定速度,在此过程中ab产生的热量 Q=5.8J,g=10m/s2,求:(1)ab棒的稳定速度 (2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间。
电磁感应规律综合应用的四种题型
1、电磁感应中的力学问题 2、电磁感应中的电路问题 3、电磁感应中的能量问题 4、电磁感应中的图象问题
1、力学问题(动态分析) ----------单棒问题 基本模型 运动特点 最终特征
阻尼式
v0 a逐渐减小 静止 的减速运动 I=0
电动式
a逐渐减小 匀速 的加速运动 I=0 (或恒定)
O
t
电动式单棒
1.电路特点 导体为电动边,运动后产生反
电动势(等效于电机)。
反电动势
2.安培力的特点 安培力为运动动力,并随速度增大而减小。
FB
BIl
B (E E反)l Rr
3.加速度特点
=B (E Blv)l Rr
v
加速度随速度增大而减小
vm
a FB mg = B (E Blv)l g
m=1kg,a=1m/s2
B 分析:F FA ma
F
F B2L2at ma R
t1 0时F 2N t2 30时F 4N代入解方程
2、电磁感应中的电路问题
例1、圆环水平、半径为a、总电阻为2R;磁场竖直向下、
磁感强度为B;导体棒MN长为2a、电阻为R、粗细均匀、与
圆环始终保持良好的电接触;当金属棒以恒定的速度v向
B 求瞬时功率用P Fv
v
v ?, FA ?
为v时,电动势E=Blv
2.安培力的特点 安培力为阻力,并随速度增大而增大
FB
BIl
B Blv l = B2l 2v Rr Rr
v
3.加速度特点
v
加速度随速度增大而减小
vm
a F FB mg F B2l2v g
m
m m(R r)
4.运动特点 a减小的加速运动 O
F
t
发电式单棒
5.最终特征 匀速运动
B E Blvm l Rr
vm
E Bl
mg(R
B2l 2
r)
例1:如图所示,水平放置的足够长平行导轨
MN、PQ的间距为L=0.1m,电源的电动势E=
10V,内阻r=0.1Ω,金属杆EF的质量为m=1kg,
其有效电阻为R=0.4Ω,其与导轨间的动摩擦因
数为μ=0.1,整个装置处于竖直向上的匀强磁场
右移动经过环心O时,求:(1)棒上电流的大小和方向及
棒两端的电压UMN(2)在圆环和金属棒上消耗的总的
热功率。
利用E=BLV求电动势,右手定则判断方向
M
B
分析电路画等效电路图
vo
p I 2R计算功率
(1)I=4Bav/3R 由N到M (2)P=8B2a2 v2/3R
N
例2、线圈50匝、横截面积20cm2、电阻为1Ω;已知电