【正文】 中的有關(guān)規(guī)律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)等，有時可能還 二、電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用的主要問題 2．電磁感應(yīng)問題與力學(xué)問題的綜合。 2．電磁感應(yīng)中的動力學(xué)分析和能量分析 切割磁感線的導(dǎo)體作為一個電磁學(xué)研究對象有感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、兩端電壓、電流做功、電阻發(fā)熱等問題；作為一個力學(xué)對象有受力、加速度、動能、能量及其變化等問題；所以電磁感應(yīng)和力學(xué)知識發(fā)生聯(lián)系是必然的。已知金屬桿 ab的質(zhì)量為 m，電阻為 R2，重力加速度為 g．不計導(dǎo)軌的電阻， 不計空氣阻力，忽略螺線管 磁場對桿 ab的影響。 F 0 x F0 2F0 d0 d0+d 解 :（ 1） 設(shè)離開右邊界時棒 ab速度為 v，則有 B L v??rRI ???02 0 ?? BI LF解得： 2202LB)rR(Fv ??（ 2）在 ab棒運動的整個過程中，根據(jù)動能定理： 0001 22 dFFW ???0212 201 ???? mvWdFW 安由功能關(guān)系： 安電 WE ??解得： 4422000電2223LB)rR(mF)dd(FE ????題目 （ 3） tBLdtE ??????rREI??rRBLdtIq????所以，通過電阻 R的電量與拉力 F的大小無關(guān)。 （ 3）在 t＝ ,外力對金屬桿 MN所做功的功率。 (1)簡要敘述列車運行中獲得驅(qū)動力的原理； (2)為使列車獲得最大驅(qū)動力，寫出 MN、 PQ邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及 λ與 d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式： (3)計算在滿足第 (2)問的條件下列車速度為 v時驅(qū)動力的大小。 Q N O′ B （ 1）棒 ab在離開磁場下邊界時的速度； （ 2）棒 ab在通過磁場區(qū)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱； （ 3）試分析討論 ab棒進入磁場后可能出現(xiàn)的運動情況． 解 :（ 1） 設(shè) ab棒離開磁場邊界前做勻速運動的速度為v，產(chǎn)生的電動勢為 E = BLv 電路中電流 rREI??對 ab棒，由平衡條件得 mg－ BIL = 0 解得 22 LB)rR(mgv ??(2) 由能量守恒定律： 20 21 mvE)dd(mg ???電解得： 442230 2 LB)rR(gm)dd(mgE ????電]2[ 442230棒 電 LB)rR(gm)dd(mgrRrE ?????題目 （ 3）設(shè)棒剛進入磁場時的速度為 v0，由 200 21 mvm g d ? 得 00 2 gdv ?棒在磁場中勻速時速度為 22 LB)rR(mgv ??則： 44220 2 LB)rR(gmd ??① 當(dāng) v0=v，即 時， 棒進入磁場后做勻速直線運動 44220 2 LB)rR(gmd ??② 當(dāng) v0 v，即 時， 棒進入磁場后做先加速后勻速直線運動 44220 2 LB)rR(gmd ??③ 當(dāng) v0＞ v，即 時， 棒進入磁場后做先減速后勻速直線運動 題目 第 2頁 24 24．（ 14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為 r、電阻為 R粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在 M、 N處與距離為 2r、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌 ME、NF相接， EF之間接有電阻 R2，已知 R1＝ 12R， R2＝4R。 BLvE m ?233mRsLBREI mm ??下滑過程有 ?s i nhav ?? 22hRms i nsLBhs i nva22244222?? ???h B θ A P2 P1 P3 θ Q2 Q1 Q3 B R F D C 題目 第 2頁 第 3頁 24 24．（ 20分）如圖所示，兩根完全相同的光滑金屬導(dǎo)軌 OP、 OQ固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間的夾角為 θ＝74176。將半徑為 r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間 t 的變化規(guī)律如圖 2所示， t=0時刻磁場方向垂直線圈所在平面向外。這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場，由感生電場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做感生電動勢。電磁感應(yīng)規(guī)律 的 綜 合 應(yīng) 用 電磁感應(yīng)現(xiàn)象和規(guī)律是高考常考的內(nèi)容 ,也是物理學(xué)科內(nèi)綜合題的切入點。 穿過閉合回路的磁場增強，在回路中產(chǎn)生了電動勢。 L 求出 )()(2100RRmLvBN S kLBga????題目 第 2頁 23 23．高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖 1是焊接的原理示意圖。在水平導(dǎo)軌上運動的過程中，由動量定理得 mvtLIB ??????? ⑦ 又 tIq ?????? ⑧ 與④式同理可得 RBLsRq ?? ???? ⑨ 由⑦⑧⑨解得 mRsLBv 22?題目 第 2頁 ? 桿 AB運動到水平軌道的 P2Q2處時，回路中的感應(yīng)電流最大。 矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里 、 寬為 d的勻強磁場 ， 磁感應(yīng)強度為B． 一質(zhì)量為 m， 電阻為 r的導(dǎo)體棒 ab垂直擱在導(dǎo)軌上 ， 與磁場上邊邊界相距 d0． 現(xiàn)使 ab棒由靜止開始釋放 ， 棒 ab在離開 磁場前已經(jīng)做勻速直線運動 （ 棒 ab 與導(dǎo)軌始終保持良好的電接觸且下 落過程中始終保持水平 ， 導(dǎo)軌電阻 不計 ） ． 求： R P M a b d0 d O O1 O139。 解： (1) 由于列車速度與磁場平移速度不同，導(dǎo)致穿過金屬框的磁通量發(fā)生變化，由于電磁感應(yīng)，金屬框中會產(chǎn)生感應(yīng)電流 , 該電流受到的安培力即為驅(qū)動力 (2)為使列車獲得最大驅(qū)動力， MN、 PQ應(yīng)位于磁場中磁感應(yīng)強度同為最大值且反向的地方，這會使得金屬框所圍面積的磁通量變化率最大，導(dǎo)致框中電流最強，也會使得金屬框長邊中電流受到的安培力最大。 解： M θ B O N P Q v （ 1）經(jīng)時間 t 時，金屬桿切割磁感線的有效長度為 tt a nvtL 322 ?? ? ① 回路所圍的面積為 232 tv t LS ?? ② 回路的總電阻為 os v t rR 5022 0 ?? ? ③ 解法一：