高中电磁感应滑轨类题型与电路.doc

电磁感应滑轨类题型与电路， 1.电磁感应现象. (1)产生条件：回路中的磁通量发生变化.(本质，无论是切割磁感线还是磁场变化其本质都是磁通量的变化) (2)感应电流与感应电动势：在电磁感应现象中产生的是感应电动势，若回路是闭合的，则有感应电流产生；若回路不闭合，则只有电动势，而无电流. (3)在闭合回路中，产生感应电动势的部分是电源，其余部分则为外电路. 2.法拉第电磁感应定律： 感生电动势E=n 动生电动势E=BLvsin(， 3.楞次定律三种表述： (1)感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化(涉及到：原磁场方向、磁通量增减、感应电流的磁场方向和感应电流方向等四方面).右手定则是其中一种特例. (2)感应电流引起的运动总是阻碍相对运动. (3)自感电动势的方向总是阻碍原电流变化. 4.相关公式： E=n ，E=BLvsin(，F安=BIL F安=B2L2V/R 斜面上求最大速度：令mg sin(=F安=B2L2V/R可求出v=mg sin(R/(B2L2) 电路里平均值用来求电荷量，有效值用来求热 【例1】三个闭合矩形线框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处在同一竖直平面内，在线框的正上方有一条固定的长直导线，导线中通有自左向右的恒定电流，如图所示，若三个闭合线框分别做如下运动：Ⅰ沿垂直长直 导线向下运动，Ⅱ沿平行长直 导线方向平动，Ⅲ绕其竖直中心 轴OO′转动. (1)在这三个线框运动的过程中， 哪些线框中有感应电流产生? 方向如何? (2)线框Ⅲ转到图示位置的瞬间，是否有感应电流产生? 【例2】如图所示，在倾角为θ的光滑的 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 正方形线框(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： (1)当ab边刚越过ff′时，线框加速度的值为多少? (2)求线框开始进入磁场到ab边到达gg′与ff′ 中点的过程中产生的热量是多少? 【解析】此题旨在考查电磁感应与能量之间的关系.线框刚越过ff′时，两条边都在切割磁感线，其电路相当于两节相同电池的串联，并且这两条边还同时受到安培力的阻碍作用. (1)ab边刚越过ee′即做匀速直线运动，表明线框此时所受的合力为0，即 在ab边刚越过ff′时，ab、cd边都切割磁感线产生感应电动势，但线框的运动速度不能突变，则此时回路中的总感应电动势为E′=2BLv，设此时线框的加速度为a，则2BE′L/R-mgsin(=ma，a=4B2L2v/(Rm)-gsin(=3gsin(，方向沿斜面向上. (2)设线框再做匀速运动时的速度为v′，则mgsin(=(2B2L2v′/R)×2，即v′=v/4，从线框越过ee′到线框再做匀速运动过程中，设产生的热量为Q，则由能量守恒定律得: 【解题回顾】电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化，适时选用能量守恒关系常会使求解很方便，特别是处理变加速直线运动或曲线运动问题. 【例3】如图所示，da、cb 为相距L的平行导轨(电阻可以 忽略不计).a、b间接有一个固定 电阻，阻值为R.长直细金属杆 MN可以按任意角架在水平导轨上， 并以速度v匀速滑动(平移)，v的方向 和da平行. 杆MN有电阻，每米长的电阻值为R.整个空间充满匀强磁场，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面(dabc平面)向里 (1)求固定电阻R上消耗的电功率为最大时θ角的值 (2)求杆MN上消耗的电功率为最大时θ角的值. 【解析】如图所示，杆滑动时切割磁感线而产生感应电动势E=BLv，与(角无关. 以r表示两导轨间那段杆的电阻，回路中的电流为: (1)电阻R上消耗的电功率为: 由于E和R均与(无关，所以r值最小时，PR值达最大.当杆与导轨垂直时两轨道间的杆长最短，r的值最小，所以PR最大时的(值为(=(/2. (2)杆上消耗的电功率为: Pr= 要求Pr最大，即要求 取最大值.由于 显然，r=R时， 有极大值因每米杆长的电阻值为R，r=R即要求两导轨间的杆长为1m， 所以有以下两种情况： ①如果L≤1m，则(满足下式时r=R 1×sin(=L 所以(=arcsinL ②如果L＞1m，则两导轨间那段杆长总是大于1m，即总有r＞R由于 在r＞R的条件下，上式随r的减小而单调减小，r取最小值时， 取最小值， 取最大值，所以，Pr取最大值时(值为 【例4】如图所示，光滑的平行导轨P、Q相距 L=1m，处在同一水平面中，导轨左端接有如图所示 的电路，其中水平放置的