任何知识都不能带给你好运,但它们能让你悄悄成为你自己。放弃很简单,但你坚持到底的样子一定很酷!
电磁感应中的力学问题
【知识要点】
电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用,从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。解决这类电磁感应现象中的力学综合题,要将电磁学、力学中的有关知识综合起来应用。一般思路是:
I?确定电源(E,r) 临界状态态
【例题分析】
E R?r感应电流 F=BIL
运动导体所受的安培力 a变化情况
F=ma
合外力
运动状态的分析
v与a方向关系
例1.如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R,导轨电阻不计.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上,且与导轨保持电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为r,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,当金属棒沿导轨下滑距离为s时,速度达到最大值vm.求: ⑴金属棒开始运动时的加速度大小; ⑵匀强磁场的磁感应强度大小;
⑶金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中,电阻R上产生的电热.
例2.如图,电容为C的电容器与竖直放置的金属导轨EFGH相连,一起置于垂直纸面向里,磁感应强度为B的匀强磁场中,金属棒ab因受约束被垂直固定于金属导轨上,且金属棒ab的质量为m、电阻不计,金属导轨的宽度为L,现解除约束让金属棒ab从静止开始沿导轨下滑,不计金属棒与金属
E G 导轨间的摩擦,求金属棒下落的加速度.
a b
F H 值得拥有的东西,永远都来之不易。 1
任何知识都不能带给你好运,但它们能让你悄悄成为你自己。放弃很简单,但你坚持到底的样子一定很酷!
例3.在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场,方向一个垂直斜面向上,另一个垂直斜面向下,宽度均为L,一个质量为m、边长也为l的正方形框(设电阻为r),以速度V进入磁场时,恰好做匀速直线运动,若当ab边到达gg′与ff′中间位置时线框又恰好做匀速运动,则
⑴当ab边刚越过ff′时,线框加速度的值为多少?
⑵求线框从开始进入磁场到ab到达gg′与ff′中点过程中产生的热量是多少?
例4.两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为
r=0.25Ω,回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相
反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0m/s,如图所示.不计导轨上的摩擦。求:⑴作用于每条金属v v 细杆的拉力的大小。
⑵求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量.
值得拥有的东西,永远都来之不易。
2
任何知识都不能带给你好运,但它们能让你悄悄成为你自己。放弃很简单,但你坚持到底的样子一定很酷!
例5.如图(甲)所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用R=2Ω电阻连接,一质量为m=0.5kg的导体杆与两轨道垂直,静止地放在轨道上,杆及轨道的电阻均忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上.现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F与导体杆运动的位移s间关系如图(乙)所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,经过位移s=2.5m时,撤去拉导体杆又滑行了s′=2m停下.求:(1)导体杆运过程中的最大速度;(2)拉力F作用过程中,电上产生的焦耳热;
甲
B R F F/N 16 0
力,动
s/m
2 2.5
乙
阻R
值得拥有的东西,永远都来之不易。 3