2011江苏高考物理小一轮复习(假期之友)–电磁感应中的力学问题.docVIP

2011江苏高考物理小一轮复习（假期之友）--电磁感应中的力学问题 【知识梳理】 1．电磁感应与力学的联系 在电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用。因此，电磁感应问题又往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学的有关规律，要将电磁学和力学知识综合起来应用。 电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析，思考方法是：电磁感应现象中感应电动势→感应电流→通电导线受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态． 【典型例题】 例1：下图中 a1b1c1d1 和 a2b2c2d2 为同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在的平面(纸面)向里。导轨的a1b1段与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为两根用不可伸长的绝缘轻线相连接的金属杆，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和回路电阻上的热功率。 【分析与解】 本题是电磁感应现象与物体的平衡相结合的问题，分析中应着重于两个方面，一是分析发生电磁感应回路的结构并计算其电流；二是分析相关物体的受力情况，并根据平衡条件建立方程。 设杆向上运动的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少．由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小 E = (l2－l1)v ② 电流沿顺时针方向．两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x1y1的安培力为 f1 = l1I ③ 方向向上，作用于杆x2y2的安培力 f2 = l2I ④ 方向向下．当杆匀速运动时，根据牛顿第二定律有 F－m1g－m2g + f1－f2=0 ⑥ ⑦ 作用于两杆的重力的功率的大小 P = (m1+m2)gv ⑧ 电阻上的热功率 Q =I2R ⑨ 由⑥、⑦、⑧、⑨式，可得 ， 。 【解题策略】 对涉及导体棒在磁场中做切割磁感线运动的力学问题，通常要在电路分析的基础上，对导体棒的受力情况和运动情况进行全面、正确的动态分析，弄清其发展变化的趋势，再综合运用电磁感应、电路及力学规律进行讨论。 【单元限时练习】 一、单项选择题：本题共6小题，每小题只有一个选项符合题意。 1．如图所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是 （ A ）dyszplg A．大于环重力mg，并逐渐减小 B．始终等于环重力mg C．小于环重力mg，并保持恒定 D．大于环重力mg，并保持恒定 答案：A 2．如图所示，导体棒、CD可以在水平导轨上无摩擦地滑动，两导轨在O处交叉，但不连通，匀强磁场垂直穿过导轨平面，则下列做法 A．将向左移动能使、CD相互远离运动B．将CD向右移动能使向右移运动C．将磁感应强度均匀变大能使、CD相互远离运动D．将磁感应强度均匀变小能使、CD相互运动 3.如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于 （ ）dyszplg A.棒的机械能增加量 B.棒的动能增加量 C.棒的重力势能增加量 D.电阻R上放出的热量 答：Adyszplg 解：棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用。由动能定理： 得，即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量。选A。dyszplg 4. 如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成450角，o、o’ 分别是ab和cd边的中点。现将线框右半边obco’ 绕oo’ 逆时针900到图乙所示位置。在这一过程中，导线中通过的电荷量是 A. B. C. D. 0 答：A 解：对线框的右半边（obco′）未旋转时整个回路的磁通量 对线框的右半边（obco′）旋转90o后，穿进跟穿出的磁通量相等，如右图整个回路的磁通量。。根据公式选AXOY