电磁感应中终态问题归类例析.ppt

电磁感应中终态问题归类例析 电磁感应是高考的重点，同时也是难点。在处理电磁感应问题时，往往需要分析清楚能量的转化方式及方向，然后利用牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、功能关系或能量守恒定律求解。 解析:导体棒在安培力的作用下作加速度逐渐减小的变减速运动，最终状态为静止 . 2.有动力电阻型 解析：导体棒在外力与安培力下做加速度减小的加速运动，最终匀速。最大速度为vm，则有： 二.电容型 1.无动力电容型 可以求得此时ab棒的速度： ２.有动力电容型 对ab棒由牛顿第二定律得 : 三.电源型 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 如图6所示，导体棒ab从静止开始受到恒力F的作用开始向右加速运动，产生的感应电流方向为b→a，由左手定则知ab棒所受的安培力方向向左，当安培力等于恒力F时，导体棒作匀速运动，此时有: 四.双棒型 参考答案 2.宽度相同有动力双棒型 解析：由于感应电流的存在，cd棒也从静止开始做加速运动，最终达到稳定状态时，两棒所受的合力恒定，电流强度也恒定 则有： a1=a2，所以ab、cd棒最终做加速度相同的匀加速运动，加速度: 3 .宽度不同无动力双棒型 4 .宽度不同有动力双棒型 因为I恒定所以有： 解析: 设杆2的运动速度为v，由于两杆运动时 ，产生感应电动势为: 例2.如图13所示，光滑的平行长直光滑导轨置于水平面内，间距为L，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。求: * 彭俊昌 解题过程中理清物体运动过程的初末状态显得尤为重要，大多数情况下物体的初状态一般都是已知，关键就是分析清楚物体运动的最终状态。而电磁感应中的终态问题大多是以滑轨的模型出现。根据电路中接入元件的不同，可分为电阻型、电容型、电源型和双棒型。下面分而述之。 一.电阻型 1.无动力电阻型 如图1所示，水平放置的光滑平行金属导轨,间距为l，左侧接有一电阻R，右侧接有一质量为M的导体棒，整个装置位于磁感应强度为B的匀强磁场中，现给棒一水平速度v0，问导体棒的最终状态如何？该过程电阻R上产生的热量多大?流过电阻R的电量是多少？导体棒所发生的位移多大? 这个过程中回路中产生的焦耳热等于导体棒克服安培力所做的功，即 通过回路导线横截面的电量为q，由动量定理得 所以： 导体棒ab滑行的总位移为s，由 可得： 如图2所示，导体棒ab受到恒定的外力作用从静止开始运动，则导体棒的最终运动状态又如何？ 由平衡条件得 BIl=F 由闭合电路欧姆定律得 可解得 如图3所示，若电容器开始不带电，现给导体棒一个初速度v0，题中电容器电容为C，棒的电阻为R质量为M，磁感应强度为B，导轨间距为L。试求：(1)导体棒的最终速度　 (2)稳定时电容器所带的电量 解析：由于安培力的作用，ab棒的速度越来越小，产生的感应电动势越来越低，而电容器由于充电，其两端电压越来越高，当ab两端电压等于电容器C两端电压时，回路中的 电流为０时，导体最终将做匀速运动。则有 对ab棒由动量定理得: 电容器的带电量(通过导体横截面的电量)为 : 如图4所示，导体棒ab在恒定外力F作用下从静止开始运动，设在 极短时间Δt内，导体棒ab的加速度为a ，其速度增量为Δv，则: 　　　　　　　　　　　 　　　　　Δv=aΔt 电容器电压的增量: 　　　　　ΔU=BlΔv=BlaΔt 所以电路中的电流 : F－BIl=ma 　　　　 可得: 由此可见，导体棒ab的加速度与时间无关，即导体棒ab在恒力F的作用下作匀加速运动。 1 .无动力电源型 如图5所示，给导体棒ab向右的初速度v0，由右手定则可知，ab中产生的感应电流的方向为b→a，与电源E提供的电流方向相同，由左手定则知ab棒所受的安培力的方向向左，所以ab棒向右作减速运动，至速度减为零后再向右做加速运动，此时ab中感应电流的方向与原来相反，随着速度的增大，回路中电流减小