高二物理电磁感应处理方法举例.doc

教学随笔电磁感应处理方法举例在电磁感应现象中可将电动势的产生分为两类：一类是感生电动势即是由于闭合线圈中的磁通量发生变化所引起的也就是我们所讲的S不变B变化的情况；另一类是动生电动势即由导体棒在磁场中切割磁感线导体棒的电荷由于受到洛沦兹力的作用而发生定向移动从而在导体棒的两端产生电势差。围绕着这两种产生的原因在高中阶段的具体的问题分为下面三类：B变化S不变1．如图所示一个50匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接置于竖直向下的匀强磁场中．线圈的横截面积是20cm2电阻为1Ω磁感应强度以100T／s的变化率均匀减小．在这一过程中通过电阻R的电流为多大?解析：线圈中的磁感应强度B发生变化从而引起线圈中的磁通量发生变化因而线圈相当于一个电源。根据题意I=①E=N=N②由①②两式将具体数据代入可得：I=1.1A.B不变S变化2．如图所示在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中有两根水平放置相距L且足够长的平行金属导轨AB、CD在导体的AC端连接一阻值为R的电阻一根垂直于导轨放置的金属棒ab质量为m导轨和金属棒的电阻及它们间的摩擦不计若用恒力F沿水平向右拉棒运动求金属棒的最大速度．解析：此题为一根导体棒在磁场中切割磁感线产生动生电动势的情况。导体棒ab在切割磁感线的过程产生了感应电动势同时电阻R和导体棒构成一个闭合回路当有电流流过导体棒ab时棒ab又受到安培力F安的作用。导体棒在两个力的作用下做加速运动当棒ab的加速度a=0时棒ab的速度达到最大。E=BLv①I=②F安=BLI③a=④由①②③④可得a=-当a=0时Vmax=3、如图所示在水平面上有两条平行导轨MNPQ导轨间距离为l匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里磁感应强度的大小为B。两根金属杆1、2摆在导轨上与导轨垂直它们的质量和电阻分别为m1m2和R1、R2两杆与导轨接触良好与导轨间的动摩擦因数皆为μ已知杆1被外力拖动以恒定的速度v0沿导轨运动达到稳定状态时杆2也以恒定速度沿导轨运动导轨间的电阻可忽略求此时杆2的速度的大小。解析：此题中杆1、2(两杆的长度相同)都在切割磁感线因此导体棒1、2各自都产生动生电动势。由题意可知杆2如果要以恒定速度沿导轨运动则杆2所受到的摩擦力与安培力平衡而杆2要受到安培力的作用可得杆2和杆1的速度肯定不相等。设杆2的速度为vE=Bl（v0-v）①I=②BlI③当杆2匀速运动时μm2g④由①②③④可得v=v0-4.图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直面内的金属导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的a1b1与a2b2段是竖直的距离为l1;c1d1与c2d2段也是竖直的距离为l2。x1y1与x2y2两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆质量分别为m1和m2它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时已匀速向上运动求此时作用于两杆的重力的功率的大小。解析:此题亦是两根细杆在切割磁感线与上题不同的是两金属杆x1y1和x2y2在切割磁感线的过程中速度相等但杆x1y1和x2y2的长度不相等。x1y1和x2y2在切割磁感线的过程中都产生感应电动势其等效的感应电动势为E=Bl(l2-l1)①等效电流:I=②以x1y1和x2y2做为整体进行受力分析可知:F=(m1+m2)g+F安③F安=BI(l2-l1)④由①②③④可得v=进而可求得重力的功率P=Gv三．B变S亦变5．如图所示两根平行金属导轨固定往水平桌面上每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连两导轨间的距离l=0.20m有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt比例系数k=0.020T／s一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动在滑动过程中保持与导轨垂直在t=0时刻金属杆紧靠在P、Q端在外力作用下杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动求在t=0.60s时金属杆所受的安培力解析:金属杆在运动的过程中磁感应强度B在随时间发生变化同时由于金属杆在运动故导轨与金属杆组成的回路的磁通量在不断的发生变化所以在回路中既有感生电动势也有动生电动势.设在t时刻金属杆与初始位置的距离L=at2①此时杆的速度v=at②杆与导轨构成的回路的面积S=Ll③回路中产生的感应电