電磁感應中的常見模型

1、113《電磁感應中的常見模型》學案《電磁感應中的常見模型》學案一、單桿模型一、單桿模型1如圖水平放置的光滑平行軌道左端與一電容器C相連，導體棒ab的電阻為R，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，開始時導體棒ab向右做勻速運動；若由于外力作用使棒的速度突然變?yōu)榱悖瑒t下列結(jié)論的有(BD)BCabA此后ab棒將先加速后減速Bab棒的速度將逐漸增大到某一數(shù)值C電容C帶電量將逐漸減小到零D此后磁場力將對ab棒做正功2如圖兩個粗細不同的銅導線，各繞制

2、一單匝矩形線框，線框面積相等，讓線框平面與磁感線方向垂直，從磁場外同一高度開始同時下落，則(A)BA兩線框同時落地B粗線框先著地C細線框先著地D線框下落過程中損失的機械能相同3如圖所示，在豎直向上磁感強度為B的勻強磁場中，放置著一個寬度為L的金屬框架，框架的右端接有電阻R。一根質(zhì)量為m，電阻忽略不計的金屬棒受到外力沖擊后，以速度v沿框架向左運動。已知棒與框架間的摩擦系數(shù)為μ，在整個運動過程中，通過電阻R的電量為q，求:(設框架足夠長)(

3、1)棒運動的最大距離；(2)電阻R上產(chǎn)生的熱量。答案：(1)設在整個運動過程中，棒運動的最大距離為S，則Δφ=BLS又因為q==BLSR，這樣便可求出S=qRBL。tI?(2)在整個運動過程中，金屬棒的動能，一部分轉(zhuǎn)化為電能，另一部分克服摩擦力做功，根據(jù)能量守恒定律，則有mv22=EμmgS又電能全部轉(zhuǎn)化為R產(chǎn)生的焦耳熱即E=Q由以上三式解得:Q=mv22μmgqRBL。4如圖固定在水平桌面上的金屬框cdef處在豎直向下的勻強磁場中，金

4、屬棒ab擱在框架上可無摩擦地滑動，此時構(gòu)成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計，開始時磁感應強度為B313abcd析與解當金屬桿ab以速度v向下做勻速運動時，cd桿也將以速度v向上做勻速運動，兩桿同時做切割磁感線運動，回路中產(chǎn)生的感應電動勢為E=2BLv。分別以ab桿和cd桿為研究對象進行受力分析，畫出受力分析圖如圖所示，根據(jù)力學平衡方程、則：Mg=BILTT=mgBIL又因為I=ER總=BLvR，所以V=(Mm)gR(

5、2B2L2)。或者以系統(tǒng)為對象，由力的平衡求解。2如圖所示，平行導軌MN和PQ相距0.5m，電阻忽略不計。其水平部分粗糙，傾斜部分光滑。且水平部分置于B=0.6T豎直向上的勻強磁場中，傾斜部分處沒有磁場。已知導線a和b的質(zhì)量均為0.2kg，電阻均為0.15Ω，開始時a、b相距足夠遠，b放置在水平導軌上，現(xiàn)將a從斜軌上高0.05m處由靜止開始釋放，求:(g=10ms2)。(1)回路中的最大感應電流是多少？(2)如果導線和導軌間動摩擦因數(shù)μ

6、=0.1，當導線b的速度最大時，導線a的加速度是多少？分析與解：(1)當導線a沿傾斜導軌滑下時，根據(jù)機械能守恒定律，導線a進入水平導軌時速度最大，即vmms。此時，導線a開始做切割磁感線運動，回路中產(chǎn)生的感應電流最大，即12?ghIm=EmR=BLvm(2r)=1A。(2)經(jīng)分析可知，當導線b的速度達到最大值時，導線b所受的安培力與摩擦力大小相等，方向相反，即umg=BIL，此時導線a受到的摩擦力和安培力方向都向右，即F=μmgBIL=

7、2μmg。根據(jù)牛頓第二定律，導線a產(chǎn)生的加速度為a=Fm=2g=20ms2，方向水平向右。三、線框三、線框1在如圖所示的傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個磁感應強度大小為B的勻強磁場，區(qū)域I的磁場方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場方向垂直斜面向下，磁場的寬度均為L，一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導線框，由靜止開始沿斜面下滑，當ab邊剛越過GH進入磁場Ⅰ區(qū)時，恰好以速度v1做勻速直線運動；當ab邊下滑到JP與MN的中間位置時，線框又