高中物理 电磁感应中的速度问题 专题辅导.doc

用心爱心专心116号编辑高中物理电磁感应中的速度问题专题辅导浙江王孟宁电磁感应现象中当导体切割磁感线时，导体的运动可以是多种多样。该导体可能是匀速运动、可能是匀变速运动、也可能是非匀变速运动。关于电磁感应的问题中有一类求导体运动速度的物理问题，求解的方法也是多种多样的。但其总的原则是要分析清楚导体的受力情况和运动过程，然后采用相应的物理规律求解。一、求导体做匀变速运动的速度问题例1如图1所示，竖直放置在绝缘地面上的金属框架，框架的上端接有一个电容为C的电容器，框架上有一质量为m、长为l的金属杆平行于地面放置，与框架接触良好无摩擦，离地面的高度为h，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直，开始时电容器不带电，自静止起将棒释放，求棒落到地面时的速度。（不计各处电阻）图1解析：杆下落时，电容器C被充电，回路中存在电流，棒受向上的安培力F作用，因此杆的加速度为：而：得：可见棒做匀加速运动，因此棒落地的速度为：二、求导体做变加速运动时的速度问题例2两根平行的金属导轨，固定在同一水平面，磁感应强度的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计，导轨间的距离。两根质量均为的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻，在时刻两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动，经过，金属杆甲的加速度为，问此时两金属杆的速度各为多少？图2解析：两杆等效为两个电源，不论磁场方向如何，两者都构成反向串联关系，设任一时刻t两金属杆的速度分别为、，两金属杆产生的电动势分别为，回路中的感应电动势回路中的电流杆甲的运动方程由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反，所以两杆的动量（t=0时为零）等于外力F的冲量联立以上各式解得：代入数据解得：，三、求导体匀速运动时的速度问题例3如图3所示，两金属杆ab和cd长均为l，电阻均为R，质量分别为M、m、M>m。用两根质量和电阻均可忽略不计的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。两金属杆都处于水平位置。整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，若金属棒ab正好匀速向下运动，求其运动速度。图3解析：两金属杆等效为两电源，本题中不管磁场方向向里还是向外，两电源均构成顺向串联关系。ab和cd两金属杆产生的电动势相等，且为回路中的感应电动势回路中的电流ab杆受到的安培力向上，cd杆受到的安培力向下，（如图4所示）且两杆受到的安培力大小相等，则（1）ab杆和cd杆由受力平衡得：（2）（3）由（1）、（2）、（3）解得：图4