電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 (1)電磁感應(yīng)規(guī)律與電路 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中.切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源.將它們接上電容器.便可使電容器充電.將它們接上電阻等用電器.便可對用電器供電.在回路中形成電流．因此電磁感應(yīng)問題又往往跟電路問題聯(lián)系起來.解決這類問題.一方面要考慮電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律.另一方面又要考慮電路中的有關(guān)規(guī)律.一般解此類問題的基本思路是: ①明確哪一部分電路產(chǎn)生電磁感應(yīng).則這部分電路就是電源． ②正確分析電路的結(jié)構(gòu).畫出等效電路圖． ③結(jié)合有關(guān)的電路規(guī)律建立方程求解． (2)電磁感應(yīng)和力學(xué) 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合中.又分為兩種情況: ①與動力學(xué).運(yùn)動學(xué)結(jié)合的動態(tài)分析.思考方法是:電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)線受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應(yīng)電動勢變化→--周而復(fù)始地循環(huán).循環(huán)結(jié)束時.加速度等于零.導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)． ②與功.能.動量守恒的綜合應(yīng)用．從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)求解此類問題可使解題簡化．例:閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中.都有安培力做功．正是導(dǎo)體通過克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.這個功值總是與做功過程中轉(zhuǎn)化為電能的數(shù)值相等．在無摩擦的情況下.又與機(jī)械能的減少數(shù)值相等.在只有電阻的電路中.電能又在電流流動的過程中克服電阻轉(zhuǎn)化為電熱Q熱.這樣可得到關(guān)系式ΔE機(jī)＝ΔE電＝Q熱.按照這個關(guān)系式解題.常常帶來很大方便． 例題:如圖所示.U形導(dǎo)線框固定在水平面上.右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab.ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ.它們圍成的矩形邊長分別為L1.L2.回路的總電阻為R.從t=0時刻起.在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化的勻強(qiáng)磁場B=kt.(k>0)那么在t為多大時.金屬棒開始移動? 解:由= kL1L2可知.回路中感應(yīng)電動勢是恒定的.電流大小也是恒定的.但由于安 培力F=BIL∝B=kt∝t.所以安培力將隨時間而增大.當(dāng)安培力增大到等于最大靜摩擦力時.ab將開始向左移動.這時有: 例題:如圖所示.xoy坐標(biāo)系y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面向 ⑵線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁感線垂直.如圖.矩形線圈的長.寬分別為L1.L2.所圍面積為S.向右的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.線圈繞圖示的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動.線圈的ab.cd兩邊切割磁感線.產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相加可得E=BSω.如果線圈由n匝導(dǎo)線繞制而成.則E=nBSω.從圖示位置開始計(jì)時.則感應(yīng)電動勢的瞬時值為e=nBSωcosωt .該結(jié)論與線圈的形狀和轉(zhuǎn)動軸的具體位置無關(guān)(但是軸必須與B垂直). 實(shí)際上.這就是交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電的瞬時電動勢公式. 例題: 如圖所示.矩形線圈abcd質(zhì)量為m.寬為d.在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落.其下方有如圖方向的勻強(qiáng)磁場.磁場上.下邊界水平.寬度也為d.線圈ab邊剛進(jìn)入磁場就開始做勻速運(yùn)動.那么在線圈穿越磁場的全過程.產(chǎn)生了多少電熱? 解:ab剛進(jìn)入磁場就做勻速運(yùn)動.說明安培力與重力剛好平衡.在下落2d的過程中.重力勢能全部轉(zhuǎn)化為電能.電能又全部轉(zhuǎn)化為電熱.所以產(chǎn)生電熱Q =2mgd. 例題: 如圖所示.水平面上固定有平行導(dǎo)軌.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向豎直向下.同種合金做的導(dǎo)體棒ab.cd橫截面積之比為2∶1.長度和導(dǎo)軌的寬均為L.ab的質(zhì)量為m ,電阻為r.開始時ab.cd都垂直于導(dǎo)軌靜止.不計(jì)摩擦.給ab一個向右的瞬時沖量I.在以后的運(yùn)動中.cd的最大速度vm.最大加速度am. 產(chǎn)生的電熱各是多少? 解:給ab沖量后.ab獲得速度向右運(yùn)動.回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流.cd受安培力作用而加速.ab受安培力而減速,當(dāng)兩者速度相等時.都開始做勻速運(yùn)動.所以開始時cd的加速度最大.最終cd的速度最大.全過程系統(tǒng)動能的損失都轉(zhuǎn)化為電能.電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.由于ab.cd橫截面積之比為2∶1.所以電阻之比為1∶2.根據(jù)Q=I 2Rt∝R.所以cd上產(chǎn)生的電熱應(yīng)該是回路中產(chǎn)生的全部電熱的2/3.又根據(jù)已知得ab的初速度為v1=I/m.因此有: .解得.最后的共同速度為vm=2I/3m.系統(tǒng)動能損失為ΔEK=I 2/ 6m.其中cd上產(chǎn)生電熱Q=I 2/ 9m 例題: 如圖所示.水平的平行虛線間距為d=50cm.其間有B=1.0T的勻強(qiáng)磁場.一個正方形線圈邊長為l=10cm.線圈質(zhì)量m=100g.電阻為R=0.020Ω.開始時.線圈的下邊緣到磁場上邊緣的距離為h=80cm.將線圈由靜止釋放.其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時的速度相等.取g=10m/s2.求:⑴線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的電熱Q.⑵線圈下邊緣穿越磁場過程中的最小速度v.⑶線圈下邊緣穿越磁場過程中加速度的最小值a. 解:⑴由于線圈完全處于磁場中時不產(chǎn)生電熱.所以線圈進(jìn)入磁場過 程中產(chǎn)生的電熱Q就是線圈從圖中2位置到4位置產(chǎn)生的電熱.而2.4位置動能相同.由能量守恒Q=mgd=0.50J ⑵3位置時線圈速度一定最小.而3到4線圈是自由落體運(yùn)動因此有 v02-v2=2g(d-l).得v=2m/s ⑶2到3是減速過程.因此安培力 減小.由F-mg=ma知加速度減小.到3位置時加速度最小.a=4.1m/s2 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題：

感應(yīng)電流在磁場中受到________的作用，因此電磁感應(yīng)問題往往跟________學(xué)問題聯(lián)系在一起．解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律)及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(牛頓運(yùn)動定律、動量守恒定律、動量定理、動能定理等)，分析時要特別注意________、速度v達(dá)________的特點(diǎn)．

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對物理學(xué)發(fā)展史上曾做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家的研究內(nèi)容及成果評價(jià)正確的一項(xiàng)是（    ）

A．牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎(chǔ)上，采用歸納與演繹、綜合與分析的方法，總結(jié)出一套普遍適用的力學(xué)運(yùn)動規(guī)律——牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)體系。
B．法拉第根據(jù)小磁針在通電導(dǎo)線周圍的偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，通過進(jìn)一步深入研究又總結(jié)出了電磁感應(yīng)現(xiàn)象
C．安培最早發(fā)現(xiàn)了磁場能對電流產(chǎn)生作用 ，又推出了磁場對運(yùn)動電荷的作用力公式
D．麥克斯韋提出了完整的電磁場理論，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在

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對物理學(xué)發(fā)展史上曾做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家的研究內(nèi)容及成果評價(jià)正確的一項(xiàng)是（    ）
A．牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎(chǔ)上，采用歸納與演繹、綜合與分析的方法，總結(jié)出一套普遍適用的力學(xué)運(yùn)動規(guī)律——牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)體系。
B．法拉第根據(jù)小磁針在通電導(dǎo)線周圍的偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，通過進(jìn)一步深入研究又總結(jié)出了電磁感應(yīng)現(xiàn)象
C．安培最早發(fā)現(xiàn)了磁場能對電流產(chǎn)生作用 ，又推出了磁場對運(yùn)動電荷的作用力公式
D．麥克斯韋提出了完整的電磁場理論，并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在

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