電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(完整版)
【正文】 解題 的基礎(chǔ)． 練習(xí) 如圖 所示，間距 l ＝ m 的平行金屬導(dǎo)軌 a1b1c1和 a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)．在水平面 a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角 θ ＝ 37176。 L ＝12kLa Δ t →0 ， ( Δ t )2→0 所以 E ＝32kaL ＋ BIl 代入數(shù)據(jù)解得 F ＝ N ( 3 ) 設(shè)在時間 t 內(nèi)棒 cd 產(chǎn)生 Q ＝ J 熱量 ， 由焦耳定律知 Q ＝ I2Rt 設(shè)棒 ab 勻速運動的速度大小為 v ， 其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E ＝ Bl v 由閉合電路歐姆定律可知 I ＝E2 R 由運動學(xué)公式知，在時間 t 內(nèi)， 棒 ab 沿導(dǎo)軌的位移 : x ＝ v t 力 F 做的功 W ＝ Fx 聯(lián)立解得 W ＝ J [ 點評 ] 本題中 ab 棒在水平恒力 F 的作用下切割磁感線勻速運動 ， 兩棒均處于平衡狀態(tài) ， 可應(yīng)用整體法求解恒力 F . 練習(xí) 如圖 所示，足夠長的 U 形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成 θ 角 (0＜ θ ＜ 90176。 t 代入數(shù)據(jù)得在 t ＝ 6 . 0 s 時金屬桿所受的安培力為： F ＝ 1 . 4 4 10－ 3 N. 答案 10－ 3 N 練習(xí)微元法 一水平放置的光滑平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為 m 的金屬桿，導(dǎo)軌 間距為 L ，導(dǎo)軌的一端連接一阻值為 R 的電阻，其他電阻不計， 磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面．現(xiàn)給金屬桿一個水 平向右的初速度 v 0 ， 導(dǎo)軌足夠長， 求 : 金屬桿在導(dǎo)軌上向右移動的最大距離是多少？ 解析 水平地從 a 向 b 看，桿在運動過程中的受力分析如圖所示．設(shè)桿在減速移動中的某一時刻速度為 v ，回路中的感應(yīng)電動勢為 E ＝ B Lv 取一極短時間 Δ t ， Δ t 內(nèi)桿發(fā)生的位移為 Δ x ＝ v Δ t 回路中的電流為 I ＝ER＝BLvR＝BL Δ xΔ tR 金屬桿受到安培力為 F 安 ＝ ILB ＝B2L2Δ xΔ tR 由于時間極短，可以認(rèn)為 F安為恒力，選向右為正方向，在 Δ t 時間內(nèi)，安培力 F安的沖量為 : Δ I沖＝－ F安[ t3＋ 3 t2Δ t ＋ 3 t ＝ . 求： (1)小環(huán)所受摩擦力的大小； (2)Q桿所受拉力的瞬時功率． [ 答案 ] (1 )0 .2 N (2)2 W 【解析】 (1) 設(shè)小環(huán)受 摩擦力大小為 f ，由牛頓第二定律， m2g － f ＝ m2a 代入數(shù)據(jù)，得 f ＝ N (2) 設(shè)通過 K 桿的電流為 I1， K 桿受力平衡，有 f ＝ B1I1l 設(shè)回路總電流為 I ，總電阻為 R 總 ， 則 I ＝ 2 I1 R 總 ＝32R 設(shè) Q 桿下滑速度大小為 v ，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E ，有 I ＝ER 總 E ＝ B 2 l v F ＋ m 1 g sin θ ＝ B 2 Il 拉力的瞬時功率為 P ＝ F v 聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)得 P ＝ 2 W 練習(xí) 如圖 甲所示，固定在水平面上電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌間距d ＝ m ，導(dǎo)軌右端連接一阻值 R ＝ 4 Ω 的小燈泡 L. 在 C DE F 矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度 B 隨時間 t 的變化如圖乙所示， CF 長為 2 m ．在 t ＝ 0 時刻，電阻為 1 Ω 的金屬棒ab 在水平恒力 F 作用下，由靜止開始沿導(dǎo)軌向右運動．金屬棒從圖中位置運動到 EF 位置的整個過程中，小燈泡的亮度始終沒有發(fā)生變化．求： (1)通過小燈泡的電流； (2)恒力 F的大??； (3)金屬棒的質(zhì)量． [ 解析 ] (1) 金屬棒未進入磁場，電路總電阻 R 總 ＝ RL＋ Rab＝ 5 Ω 回路中感應(yīng)電動勢 E1＝Δ ΦΔ t＝ SΔ BΔ t＝ V 燈炮中的電流為 IL＝E1R 總＝ A (2) 因燈泡亮度不變，故在 t ＝ 4 s 末金屬棒剛好進入磁場，且做勻速運動，此時金屬棒中的電流 I ＝ IL＝ A 恒力大小 F ＝ FA＝ BId ＝ N (3) 因燈泡亮度不變，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E 2 ＝ E 1 ＝ V 金屬棒在磁場中的速度 v ＝E 2Bd＝ m/ s 金屬棒未進入磁場的加速度為 a ＝vt= 0 . 5 / 4 ＝ 25 m/ s2 金屬棒的質(zhì)量 m ＝Fa＝
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1