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【2017年整理】高中物理电磁感应中的导轨类问题【高三复习】.ppt 45页
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【2017年整理】高中物理电磁感应中的导轨类问题【高三复习】
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《电磁感应中的导轨类问题》;电磁感应中的导轨问题;电动式;二、含容式单棒问题;三、无外力双棒问题;四、有外力双棒问题;阻尼式单棒;6．三个规律;练习：AB杆受一冲量作用后以初速度 v0=4m/s，沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m，电阻为R=2Ω，其余的电阻不计，磁感强度B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=10－2C，求：上述过程中 (g取10m/s2)
(1)AB杆运动的距离；
(2)AB杆运动的时间；
(3)当杆速度为2m/s时其加速度为多大？
;发电式单棒;5．最终特征;7．稳定后的能量转化规律;9．几种变化;电容放电式：;电容放电式：;;;电容无外力充电式;电容无外力充电式;无外力等距双棒;无外力等距双棒;无外力等距双棒;无外力等距双棒;无外力不等距双棒;无外力不等距双棒;无外力不等距双棒;无外力不等距双棒;无外力不等距双棒;有外力等距双棒;有外力等距双棒;有外力等距双棒;(苏锡常镇17）：如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ= 370 ，导轨间距为 lm ，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒 ab 和 a ' b ’的质量都是0.2kg ，电阻都是 1Ω ，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25 ，两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度 B 的大小相同．让a’, b’固定不动，将金属棒ab 由静止释放，当 ab 下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为 8W ．求 ( 1 ) ab 达到的最大速度多大？ ( 2 ) ab 下落了 30m 高度时，其下滑速度已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量 Q 多大？ ( 3）如果将 ab 与 a ' b’同时由静止释放，当 ab 下落了 30m 高度时，其下滑速度也已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量 Q ’为多大？ ( g =10m / s2 , sin370 =0.6 ,cos370 =0 . 8 ) ;有外力不等距双棒;有外力不等距双棒;(测试九:18)如图所示足够长的导轨上，有竖直向下的匀强磁场，磁感强度为B，左端间距L1=4L，右端间距L2=L。现在导轨上垂直放置ab和cd两金属棒，质量分别为m1=2m，m2=m；电阻R1=4R，R2=R。若开始时，两棒均静止，现给cd棒施加一个方向向右、大小为F的恒???，求：
（1）两棒最终加速度各是多少；
（2）棒ab上消耗的最大电功率。;解：（1）设刚进入稳定状态时ab棒速度为v1，加速度为a2，cd棒的速度为v2，加速度为a2，则;电动式单棒;5．最终特征; ;9．几种变化;练习：如图所示，水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L=0.1m，电源的电动势E＝10V，内阻r=0.1Ω，金属杆EF的质量为m=1kg，其有效电阻为R=0.4Ω，其与导轨间的动摩擦因素为μ＝0.1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1T，现在闭合开关，求：（1）闭合开关瞬间，金属杆的加速度；（2）金属杆所能达到的最大速度；（3）当其速度为v=20m/s时杆的加速度为多大？（忽略其它一切电阻，g=10m/s2） ;电容有外力充电式;电容有外力充电式;电容有外力充电式;电容有外力充电式
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Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
首先 纠正你一个错误 法拉第电磁感应中 还有一个匝数N
BLV就是法拉第电磁感应推导出来的
匀速的话 用BLV&&法拉第电磁感应定律用于 B变 S不变 或者B不变 S变 或者B变S变（太难了 一般不考）
总之 法拉第电磁感应定律是电磁中万能公式 也是原始公式！
P.S. 导体棒切割时 用BLV容易一些&&其它的 还是用法拉第简单
至于2个相加的 那就是比较难的题目了 直接讲是讲不清楚的 你还是拿例题来 大家做吧& &&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&
最后登录在线时间0 小时优点730 注册时间阅读权限50帖子主题精华0UID26296
Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
补充一下 切割问题 用BLV&&磁场变化用法拉第&&即是切割 又有磁场变化的题目 2个+起来！& &&img src=./pixel/em19.gif&
最后登录在线时间129 小时优点5070 注册时间阅读权限30帖子主题精华0UID1873
Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
解答要解答到关键，先来看一下这个公式：ε=△φ/△t
根据以下几个等式：φ=B*S,S=d*l,v=(△d/△t)
ε=△φ/△t可变型为：
1.ε=S*(△B/△t)& &此时是已知磁感强度的变化率，求感应电动势
2.ε=B*(△S/△t)& &此时是已知面积的变化率，求感应电动势
2式可再变型：ε=B*(△d*l/△t)=B*l*(△d/△t)=Blv
这是一种较特殊的情况，即一定长度的导线以速度v切割恒定磁场时产生的感应电动势
综上所述：
遇到比较复杂的情况时（比如磁场也变，v也变，或者S也变）就用ε=△φ/△t
遇到较简单的情况时（比如只有B在变或者只有S在变），就用ε=S*(△B/△t)或者ε=B*(△S/△t)
如果是更特殊的情况（即只有d在变，l不变），就用ε=Blv
&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&
最后登录在线时间92 小时优点199 注册时间阅读权限255帖子主题精华0UID26003
Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
恩~~~可能也不仅仅看这些吧
当blv中的v不匀速~~或者说要求产生E的平均值~~那么你就只好用磁通量的变化率公式~~~~其实这两个公式本来就是一个啊~~
一般来说~~当碰到有v且v匀速的时候（如果告诉你转动的w或者n那么不可以~~因为角度的不同E是不一样的！！）一般来说用E=Blv没有什么问题的~~
但是当题目中有告知磁通量的变化率~~或者是s的变化~~或者是φ的变化那么就一般都要用ε=n△φ/△t
不过至于两个都要用的问题。。。。
俄~~似乎又的题目会把一个线圈和一个切割磁感线的导线或者受到安培力的导线接在一起~~~~一般线圈使用磁通量变化率而切割的导线用E=Blv~~
大概就是这样的吧？？有没有说错阿？？特殊情况也要有特殊的考虑阿~~其实很难说得 &img src=./pixel/em16.gif&
最后登录在线时间129 小时优点5070 注册时间阅读权限30帖子主题精华0UID1873
Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
其实，具体问题具体分析，关键在于弄清公式的来龙去脉！
&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&
最后登录在线时间0 小时优点730 注册时间阅读权限50帖子主题精华0UID26296
Re: Re: 急需帮助：物理电磁感应中的问题
&table width=90% bgcolor=#C4C1B8 border=0 cellspacing=1 cellpadding=0 align=center&&tr&&td&&TABLE BORDER=0 CELLSPACING=2 bgcolor=#f8f8f8 CELLPADDING=2 width=100%&&tr&&td&On
20:16:31, 石鹏峰 wrote:&p&其实，具体问题具体分析，关键在于弄清公式的来龙去脉！
&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&&&&img src=./pixel/em09.gif&&/td&&/tr&&/table&&/td&&/tr&&/table&&br&同感 &img src=./pixel/em19.gif&
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& 2017届高考物理经典总结电磁感应（知识点 例题精析）：专题2 电磁感应中的力学问题
2017届高考物理经典总结电磁感应（知识点 例题精析）：专题2 电磁感应中的力学问题
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专题二：电磁感应中的力学问题
电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，这类问题需要综合运用电磁感应规律和力学的相关规律解决。
一、处理电磁感应中的力学问题的思路——先电后力。
1、先作“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r ；
2、再进行“路”的分析——画出必要的电路图（等效电路图），分析电路结构，弄清串并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解。
3、然后是“力”的分析——画出必要的受力分析图，分析力学所研究对象（常见的是金属杆、导体线圈等）的受力情况，尤其注意其所受的安培力。
4、接着进行“运动”状态分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型。
5、最后运用物理规律列方程并求解——注意加速度a=0时，速度v达到最大值的特点。导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，抓住a=0，速度v达最大值这一特点。
二、分析和运算过程中常用的几个公式：
1、关键是明确两大类对象（电学对象，力学对象）及其互相制约的关系.
电学对象：内电路（电源E = n或E=E =）E = Blυ、E = Bl2ω.
全电路E=I（R+r）
力学对象：受力分析：是否要考虑 .
运动分析：研究对象做什么运动 .
2、可推出电量计算式.
【例1】磁悬浮列车是利用超导体的抗磁化作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力的新型交通工具。如图所示为磁悬浮列车的原理图，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场B1和B2，导轨上有一个与磁场间距等宽的金属框abcd。当匀强磁场B1和B2同时以某一速度沿直轨道向右运动时，金属框也会沿直轨道运动。设直轨道间距为L，匀强磁场的磁感应强度为B1=B2=B，磁场运动的速度为v，金属框的电阻为R。运动中所受阻力恒为f，则金属框的最大速度可表示为（）
【解析】：由于ad和bc两条边同时切割磁感线，故金属框中产生的电动势为E=2BLv′，其中v′是金属框相对于磁场的速度（注意不是金属框相对于地面的速度，此相对速度的方向向左），由闭合电路欧姆定律可知流过金属框的电流为。整个金属框受到的安培力为。当F=f 时，a=0 ，金属框速度最大，即，vm是金属棒相对于地面的最大速度，则易知，选C .
【例2】如图所示，足够长的光滑平行金属导轨cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环，两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路，两金属杆质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F=mg拉细杆a，达到匀速运动时，杆b恰好静止在圆环上某处，试求：
（1）杆a做匀速运动时，回路中的感应电流；
（2）杆a做匀速运动时的速度；
（3）杆b静止的位置距圆环最低点的高度。
………… ①
（2）金属棒a切割磁感线，产生的电动势E=BLv
（3）平衡时，
设置棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ，，得θ=60°
杆b静止的位置距圆环最低点的高度
【例3】如图所示，两根完全相同的“V”字形导轨OPQ与KMN倒放在绝缘水平面上，两导轨都在竖直平面内且正对、平行放置，其间距为L，电阻不计。两条导轨足够长，所形成的两个斜面与水平面的夹角都是α两个金属棒ab和a′b′的质量都是m，电阻都是R，与导轨垂直放置且接触良好空间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B
（1）如果两条导轨皆光滑，让a′b′固定不动，将ab释放，则ab达到的最大速度是多少?
2）如果将ab与a′b′同时释放，它们所能达到的最大速度分别是多少?
【解析】：1）ab运动后切割磁感线，产生感应电流，而后受到安培力，当受力平衡时，加速度为，速度达到最大，受力情况如图所示
mgsinα=Fcosα
E=BLvmcosα
联立上式解得
若将ab、a′b′同时释放，因两边情况相同，所以达到的最大速度大小相等，这时ab、a′b′都产生感应电动势串联
mgsinα＝F′cosα
联立以上三式，解得
l=0.2m，在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻，在x≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T。一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v0=2m/s的初速度进人磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下作匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s2，方向与初速度方向相反。设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好，求：
（1）电流为零时金属杆所处的位置；
（2）保持其他条件不变，而初速度v0取不同值，求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。
【解析】：（1）感应电动势E=Blv，则感应电流 .
I=0时，v=0，此时，1（m）
则电流为零时金属杆距离x轴原点1m远的右端。
（2）初始时刻，金属直杆切割磁感线速度最大，
产生的感应电动势和感应电流最大。
开始时，有
　　F+=maF=ma-=
所以当v0＜=10 m/s时，F＞0，方向与x轴正方向相反；
当v0＞=10 m/s时，F＜0，方向与x轴正方向相同。
【例5】如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上，两导轨间距L=0.20m，两导轨的左端之间所接受的电阻R=0.40Ω，导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r=0.10Ω，导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。求金属杆开始运动经t=5.0s时，
（1）通过金属杆的感应电流的大小和方向；
（2）金属杆的速度大小；
（3）外力F的瞬时功率。
【解析】：
（1）由图象可知，t=5.0s时，U=0.4V
此时通过金属杆的电流为 .
用右手则定判断出，此时电流的方向由b指向a .
（2）金属杆产生的感应电动势
（3）金属杆速度为v时，电压表的示数应为
由图象可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均与不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动
金属杆运动的加速度
根据牛顿第二定律，在5.0s末时对金属杆有F-BIL=ma，解得F=0.20N
此时F的瞬时功率P=Fv=1.0W
【例6】铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以获取火车运动信息，能产生磁感应强度为B的匀强磁场的装置，被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图）。当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便会产生一电信号，传输给控制中心，线圈长为L宽为b，匝数为n，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到的线圈两端的电压信号u与时间t的关系如图乙所示，求：
（1）t1时候火车的行驶速度为多大？
（2）火车在t1时刻到t2时刻的时间内做什么运动（简要说明理由）？
（3）上述时间内火车的加速度多大？
【解析】：
（1）由u1=nBbv1，解得…………①
（2）从t1时刻到t2时刻过程中线圈两端产生电压随时间做线性变化，
而火车运行速度，所以火车做匀加速直线运动。
（3）在t2时刻：…………②
所以此过程火车运行加速度 .
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