有關(guān)電磁感應(yīng)的綜合問(wèn)題(編輯修改稿)
2025-04-21 03:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 解題所需的知識(shí)與技能）： 1．這是一個(gè)條形導(dǎo)體ab在重力的下滑分力。mgsina和安培力F共同作用下的受力平衡問(wèn)題。 2．條形導(dǎo)體ab開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，在下滑分力的作用下速度不斷地增加，隨之產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流也不斷地增大，因而導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中所受的安培力也不斷地增大。 3．用“右手定則”和“左手定則”相結(jié)合可以判定導(dǎo)體ab所受的安培力與下滑力的方向是相反的。（也可以根據(jù)“楞次定律”中的阻礙磁通量的變化，而知道在本題中安培力應(yīng)是電磁阻力，所以應(yīng)與下滑力的方向相反。）
4．由于下滑力是不變的，安培力是不斷增大的，所以經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后安培力就會(huì)增大到與下滑力大小相等，此時(shí)條形導(dǎo)體ab就處于受力平衡狀態(tài)，它的下滑速度也就達(dá)到了最大值vm（說(shuō)明：物體處于受力平衡狀態(tài)時(shí)合力為零，沒(méi)有了加速度，只能以此時(shí)的即時(shí)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。） 5．條形導(dǎo)體ab在下滑過(guò)程中重力勢(shì)能不斷地減小，同時(shí)其中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。以能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的觀點(diǎn)來(lái)分析，這是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的一種現(xiàn)象。 6．題文中所說(shuō)的“并且能無(wú)摩擦地滑動(dòng)”是一種理想化的簡(jiǎn)單的說(shuō)法，實(shí)際上是說(shuō)“摩擦力可以忽略不計(jì)”。 “體操表演”（解題的過(guò)程）： （1）由于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與U形框架的平面垂直，所以條形導(dǎo)體ab在下滑的過(guò)程中垂直切割磁力線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到vm時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)當(dāng)?shù)扔冢? ① ② 此時(shí)的感應(yīng)電流應(yīng)當(dāng)?shù)扔冢? ③在“準(zhǔn)備活動(dòng)”中已經(jīng)分析出：當(dāng)導(dǎo)體ab達(dá)到最大速度vm時(shí)，應(yīng)處于受力平衡狀態(tài)——安培力F與下滑力mgsina大小相等、方向相反?！? F=mgsina ④將③式代入④式進(jìn)行推導(dǎo)并將已知的數(shù)值代入就可解出vm:（式中g(shù)取10米/秒2；sina=sin30186。=）(2)在最大速度vm時(shí)，導(dǎo)體ab上釋放出來(lái)的電功率等于此時(shí)感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)的乘積： ⑤將上面的①、②兩式代入式，并將已知的數(shù)值代入，就可求出導(dǎo)體ab上釋放出來(lái)的電功率：答案：（1）vm=(2) P=“整理運(yùn)動(dòng)”（解題后的思考）：1．通過(guò)本單元的例題，你覺(jué)得是否掌握了“力、熱、電、磁綜合問(wèn)題”的解題方法？還感有什么困難？2．通過(guò)本單元的練習(xí)，你對(duì)“能的轉(zhuǎn)化和守恒定律”是否有了更深入的理解？3．你是否已經(jīng)熟練地掌握了“楞次定律”、“安培定律”、“左手定則”、“右手定則”的使用方法？還存在什么問(wèn)題？三、智能顯示心中有數(shù)關(guān)于電磁感應(yīng)綜合題的解題思路，主要掌握以下幾點(diǎn)： 1．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源，這部分導(dǎo)體就是內(nèi)電路，它的電阻就是內(nèi)電阻，它就是將其它形式的能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這段導(dǎo)體中的電流就是電源內(nèi)部的電流，由負(fù)極流向正極，也就是由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，我們可由此判斷電勢(shì)的高低。 2．關(guān)于電磁感應(yīng)動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法：從分析導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況入手，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受安培力發(fā)生變化時(shí)，必然導(dǎo)致導(dǎo)體所受的合外力發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致加速度、速度發(fā)生變化；反之，由于速度的變化，又會(huì)引起感應(yīng)電流、安培力、合外力等一系列變化……最后，可能使導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 3．解決綜合題的主要途徑 （1）牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 （2）動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律 （3）動(dòng)能定理和能量轉(zhuǎn)化和守恒定律：在電磁感應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化中，是機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)，電能又轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如：內(nèi)能等，轉(zhuǎn)化中總能量是守恒的。動(dòng)腦動(dòng)手 （一）選擇題 1．在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落，直至穿過(guò)線圈過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是 A．磁鐵下落過(guò)程中機(jī)械能守恒 B．磁鐵下落過(guò)程中機(jī)械能增加 C．磁鐵下落過(guò)程中機(jī)械能減少 D．線圈中增加的內(nèi)能是由磁鐵減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)的 2．有一閉合矩形線框在豎直平面內(nèi)，由靜止開(kāi)始下落，不計(jì)空氣阻力。勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平且垂直于線框平面，當(dāng)線框的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)，而上邊尚未進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框不可能做 A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．加速度越來(lái)越小的加速直線運(yùn)動(dòng) C．加速度越來(lái)越小的減速直線運(yùn)動(dòng) D．勻加速直線運(yùn)動(dòng) 3．汽車(chē)在南極地區(qū)向前行駛，則車(chē)軸上各點(diǎn)電勢(shì)的高低是 A．左端電勢(shì)高 B．右端電勢(shì)高 C．中點(diǎn)電勢(shì)高 D．各點(diǎn)電勢(shì)相等 4．把一個(gè)閉合矩形線圈從與其平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出來(lái)。，外力做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為q1；第二次用（，外力做功為W2，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電量為q2，則 A. W1W2，q1q2 B. W1W2，q1=q2 C. W1W2，q1=q2 D. W1W2，q1q2 5．在一根鐵捧上繞有線圈，a、c是線圈兩端，b為中間抽頭，把a(bǔ)、b兩點(diǎn)接入一平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上橫放一金屬棒，導(dǎo)軌間有如圖833所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若要求a、c兩點(diǎn)的電勢(shì)都高于b點(diǎn)，則金屬棒沿導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)情況是 A．向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B．向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng) C．向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 6．如圖834所示，閉合金屬圓環(huán)從高為h的曲面左側(cè)自由滾下，又滾上曲面右側(cè)，環(huán)平面與運(yùn)動(dòng)方向均垂直于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦阻力不計(jì)，則 A．環(huán)滾上曲面右側(cè)的高度等于h B．環(huán)滾入曲面左側(cè)的高度小于h C．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中環(huán)
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