20xx人教版高中物理選修3-24-4法拉第電磁感應定律(編輯修改稿)
2024-12-23 22:45 本頁面
【文章內容簡介】 BL v sin θ 應用于導體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象較方便． 2 － 1 ： (2020 北京理綜 ) 如圖所示，在磁感應強度為 B 、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿 MN 在平行金屬導軌上以速度 v 向右勻速滑動， MN 中產(chǎn)生的感應電動勢為 E1；若磁感應強度增為 2 B ，其他條件不變， MN 中產(chǎn)生的感應電動勢變?yōu)?E2. 通過電阻 R 的電流方向及 E1與 E2之比E1∶ E2分別為 ( ) A ． c → a, 2 ∶ 1 B ． a → c, 2 ∶ 1 C ． a → c, 1 ∶ 2 D ． c → a, 1 ∶ 2 解析： 金屬桿垂直平動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢 E＝ Bl v ，判斷金屬桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電流方向可用右手定則． 由右手定則判斷可得，電阻 R 上的電流方向為 a → c ，由 E＝ Bl v 知 E 1 ＝ Bl v ， E 2 ＝ 2 Bl v ，則 E 1 ∶ E 2 ＝ 1 ∶ 2 ，故選項 C 正確． 答案： C 電磁感應中常見的 “ 桿＋導軌 ” 模型 1 ． 模型特點 “ 桿＋導軌 ” 模型是電磁感應問題高考命題的 “ 基本道具 ” ，也是高考的熱點． “ 桿＋導軌 ” 模型問題的物理情境變化空間大，涉及的知識點多，如力學問題、電路問題、磁場問題及能量問題等，常用的規(guī)律有法拉第電磁感應定律、楞次定律、右手定則、左手定則、歐姆定律及力學中的運動規(guī)律、動能定理、功能關系、能的轉化和守恒定律等． 2 ． 模型分類 模型一 單桿水平式 . 物 理 模型 勻強磁場與導軌垂直，磁感應強度為 B ，棒 ab 長為 L ，質量為 m ，初 速度為零，拉力恒為 F ，水平導軌光滑，除電阻 R 外，其他電阻不計 動 態(tài) 分 析 設運動過程中某時刻棒的速度為 v ，由牛頓第二定律知棒 ab 的加速度 a ＝Fm－B2L2vmR，a 、 v 同向，隨速度的增加，棒的加速度 a減小， a ＝ 0 時 v 最大， I ＝BL vR恒定 收 尾 狀 態(tài) 運動形式 勻速直線運動 力學特征 a ＝ 0 v 恒定不變 電學特征 I 恒定 模型二 單桿傾斜式 物 理 模 型 勻強磁場與導軌垂直，磁感應強度為 B ，導軌間距 L ，導體棒質量 m ，電阻 R ，導軌光滑，電阻不計 ( 如圖 ) 動 態(tài) 分 析 棒 ab 釋放后下滑，此時 a ＝ g sin α ，棒 ab 速度 v ↑→感應電動勢 E ＝ BL v ↑→ 電流 I ＝ER↑→ 安培力 F ＝BIL ↑→ 加速度 a ↓ ，當安培力 F ＝ mg sin α 時， α ＝0 ， v 最大 收 尾 狀 態(tài) 運動形式 勻速直線運動 力學特征 a ＝ 0 時 v 最大，且 vm ＝m gR sin αB2L2 電學特征 電流恒定 U 形導線框架寬 1 m ，框架平面與水平面夾角 30176。 ，電阻不計． B ＝ T 的勻強磁場與水平面垂直，如圖所示．質量 m ＝ kg 、電阻 R ＝ Ω 的導體棒 ab 跨放在 U 形架上，且能無摩擦地滑動．求： (1) ab 下滑的最大速度 v m ； (2) 當 v ＝ v m 時， ab 上釋放的電功率． ( g 取 10 m / s2) 思路導圖： 解析： (1) 分析導體棒受力，如圖所示．根據(jù)右手定則判斷感應電流的方向是從 b 到 a ，根據(jù)左手定則判斷導體棒受安培力的方向水平向右，要使 ab 下滑的速度最大，導體棒在斜面上的合力為零，即 mg sin α ＝ F co s α ， F ＝ BI L ， I ＝ER. 因 B 與 vm不垂直，可分解速度 vm，得 E ＝ BL vm
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