上课法拉第电磁感应定律习题课1.pptVIP

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专题一 E=BLV的应用 * 例1:如图所示,裸金属线组成滑框,金属棒ab可滑动,其电阻为r,长为L,串接电阻R,匀强磁场为B,当ab以V向右匀速运动过程中,求: (1)棒ab产生的感应电动势E? (2)通过电阻R的电流I , ab间的电压U? (3)若保证ab匀速运动,所加外力F的大小, 在时间t秒内的外力做功W大小 ,功率P? (4)时间t秒内棒ab生热 ,电阻R上生热 ? 1、与电路知识和力学知识的结合 练:把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求: 2,在圆环和金属棒上消耗的总功率? 1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U? N M R R E R 例2: 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上,有一根导体棒ab,用恒力F作用在ab上,由静止开始运动,回路总电阻为R,分析ab 的运动情况,并求ab的最大速度。 a b B R 分析:ab 在F作用下向右加速运动,切割磁感应线,产生感应电流,感应电流又受到磁场的作用力f,画出受力图: F f1 F f2 F f 当f=F 时,a=0,速度达到最大, F=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2 vm称为收尾速度. 又解:匀速运动时,拉力 所做的功使机械能转化为 电阻R上的内能。 F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2 2、磁场中运动导体的动态分析 B G F安 N 当mgsinθ =F安时,a=0,此时导体棒最大速度为: 拓展 小结:解决这类问题的关键在于通过受力分析确定运动状态来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等 基本思路: 确定电源 (E,r) 受力分析 运动状态的分析 临界状态 感应电流 运动导体所受的安培力 练: 如图示,平行光滑导轨竖直放置,匀强磁场方向垂直导轨平面,一质量为m 的金属棒沿导轨滑下,电阻R上消耗的最大功率为P(不计棒及导轨电阻),要使R上消耗的最大功率为4P,可行的 办法有: ( ) A. 将磁感应强度变为原来的4倍 B. 将磁感应强度变为原来的1/2倍 C. 将电阻R变为原来的4倍 D. 将电阻R变为原来的2 倍 a b R 解:稳定时 mg=F=BIL =B2 L2vm ? R ? vm=mgR ? B2L2 Pm=Fvm=mgvm= m2g2R ? B2L2 B C 例1: 如图示:质量为m 、边长为a 的正方形金属线框自某一高度由静止下落,依次经过B1和B2两匀强磁场区域,已知B1 =2B2,且B2磁场的高度为a,线框在进入B1的过程中做匀速运动,速度大小为v1 ,在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2,进入和穿出B2时的速度恒为v2,求: ⑴ v1和v2之比 ⑵在整个下落过程中产生的焦耳热 a a B2 B1 解: v2 v1 mg = B1 I1 a= B1 2 a2 v1 / R 进入B2时 I2 = (B1- B2) a v2 / R mg = (B1- B2) I2 a = (B1- B2)2 a2 v2 / R ∴ v1 /v2 =(B1- B2)2 / B12 =1/4 ⑵由能量守恒定律 得 Q=3mga 3、与能量知识的结合 ⑴进入B1时 I1 = B1 a v1 / R h1 h2 d L 如图所示,矩形线框的质量m=0.016kg,长L=0.5m,宽d=0.1m,电阻R=0.1Ω.从离磁场区域高h1=5m处自由下落,刚 入匀强磁场时,由于磁场力作用,线框正好作匀速运动. (1)求磁场的磁感应强度; (2) 如果线框下边通过磁场 所经历的时间为t=0.15s, 求磁场区域的高度h2. 例2 h1 h2 d L 1 2 1→2,自由落体 在位置2,开始做匀速运动, mg F F=BIL=B2 d2 v/R= mg 3 2 → 3 匀速运动: t1=L/v=0.05s , t2=t-t1=0.1s 4 3 → 4 初速度为v、加速度 为g 的匀加速运动, y=vt2+gt22/2=1.05m ∴h2=L+y =1.55m 析与解

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