高中物理电磁感应双杆模型
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电磁感应双杆问题
电磁感应双杆问题(排除动量范畴)
1.导轨间距相等
例3. (04广东)如图所示,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l。匀强磁场垂直于导轨所在平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B。两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为?。已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度?0沿导轨运动,达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略。求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
解法1:设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两
M 2
杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化,产生感
1 N 应电动势 E?Bl(v0?v) ①
E感应电流 I? ②
R1?R2v
杆2作匀速运动,它受到的安培力等于它受到的摩擦力,BlI??m2g ③ 导体杆2克服摩擦力做功的功率 P??m2gv ④ 解得 P??m2g[v0??m2gBl22(R1?R2)] ⑤
解法2:以F表示拖动杆1的外力,以I表示由杆1、杆2和导轨构成的回
(完整版)电磁感应双杆模型
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b a
c d B R M N P Q L 应用动量定理与动量守恒定律解决双导体棒切割磁感线问题
1.(12丰台期末12分)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内,导轨间的距离为L ,导轨上平行放置两根导体棒ab 和cd ,构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m 、电阻均为R ,其它电阻忽略不计,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B ,导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时,导体棒cd 静止、ab 有水平向右的初速度v 0,两导体棒在运动中始终不接触。求:
(1)开始时,导体棒ab 中电流的大小和方向; (2)从开始到导体棒cd 达到最大速度的过程中,矩形回路产生的焦耳热;
(3)当ab 棒速度变为4
3v 0时,cd 棒加速度的大小。
2.如图,相距L 的光滑金属导轨,半径为R 的1/4圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面,MNQP 范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场.金属棒ab 和cd 垂直导轨且接触良好,cd 静止在磁场中,ab 从圆弧导轨的顶端由静止释放,进入磁场后与cd 没有接触.已知ab 的质量为m 、电阻为r ,cd 的质量为3m 、电阻为r .金属导轨电阻不计,重力加速度为
电磁感应 双棒模型
1、两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示.两根导体棒的质量皆为 m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0(见图).若两导体棒在运动中始终不接触,求: (1)在运动中产生的焦耳热最多是多少. (2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时,棒cd的加速度是多少? B b d
L v 0 a c
[例3] 如图3所示,金属棒 在离地 高处从静止开始沿弧形轨道下滑,导轨水平部分有竖直向上的匀强磁场B,水平部分导轨上原来放有一个金属棒 。已知棒 的质量为 且与棒 的质量之比 放的电能是多少?
。
,水平导轨足够长,不计摩擦,求整个过程中回路释
图3
20.如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动。若b始终保持静止,则它所受摩擦力可能
A.变为0
高中物理专题:电磁感应
电磁感应
一、考点介绍
近年来高考对本考点内容考查命题频率极高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生的感应电动势的计算,且要求较高.几乎是年年有考;其他像电磁感应现象与磁场、电路和力学、电学、能量及动量等知识相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现;另外,该部分知识与其他学科的综合应用也在高考试题中出现。试题题型全面,选择题、填空题、计算题都可涉及,尤其是难度大、涉及知识点多、综合能力强,多以中档以上题目出现来增加试题的区分度,而选择和填空题多以中档左右的试题出现. 二、高考真题
1.(2008年高考海南卷.物理.1)法拉第通过静心设计的一系列试验,发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来.在下面几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被实验否定的是( )
A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流
B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流
C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势
D.既然运动的
高中物理电磁感应难题集
高中物理电磁感应难题集
Collect by LX 2014.04.11
1.(2015?青浦区一模)如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T.将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好.现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.(取g=10m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求: (1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ (2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式).
2
2.(2015?潍坊校级模拟)如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ,间距为L.导轨上端接有一平行板
高中物理竞赛辅导 电磁感应
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电磁感应
§3。1 基本磁现象
由于自然界中有磁石(43O Fe )存在,人类很早以前就开始了对磁现象的研究。 人们把磁石能吸引铁`钴`镍等物质的性质称为磁性。 条形磁铁或磁针总是两端吸引铁屑的能力最强,我们把这吸引铁屑能力最强的区域称之为磁极。 将一条形磁铁悬挂起来,则两极总是分别指向南北方向,指北的一端称北极(N 表示);指南的一端称南极(S 表示)。 磁极之间有相互作用力,同性磁极互相排斥,异性磁极互相吸引。 磁针静止时沿南北方向取向说明地球是一个大磁体,它的N 极位于地理南极附近,S 极位于地理北极附近。
1820年,丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应。 第一个揭示了磁与电存在着联系。 长直通电导线能给磁针作用;通电长直螺线管与条形磁铁作用时就如同条形磁铁一般;两根平行通电直导线之间的相互作用……,所有这些都启发我们一个问题:磁铁和电流是否在本源上一致? 1822
电磁感应中的双杆问题
电磁感应中的“双杆问题”
电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。 下面对“双杆”类问题进行分类例析 1.“双杆”向相反方向做匀速运动
当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
[例] 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。
(1)求作用于每条金属细杆的拉力的大小。
(2)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。
解析:(1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为: E1=E2=Bdv
由闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度大小为:
因拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为F1=
高中物理电磁感应专题复习选修3
电磁感应
第一单元 电磁感应现象 楞次定律 考点解读 知识要点 1.电磁感应现象: ⑴定义:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象. ⑵产生感应电流的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化. 如果电路不闭合,那么只能产生感应电动势 而不能产生感应电流. ⑶引起磁通量变化的类型: 根据磁通量的定义式Φ=BS,引起磁通量变化的类型有: ①由于磁场B变化而引起闭合回路的磁通量的变化.如课本图4.2-3的实验中,当开关闭合或断开时的瞬间、开关闭合滑动触头移动时,都引起通电线圈A中的电流发生变化,从而使线圈A产生的磁场发生变化,导致穿过线圈B的磁通量发生变化而产生感应电流.课本图4.2-2的实验中感应电流的产生也属于这种类型. ②磁场B不变,由于闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化.课本图4.2-1的实验中,导体棒AB切割磁感线运动时,使闭合电路在磁场中的面积发生变化从而产生感应电流.常见的类似情况如图9-1-3所示,金属导体框架处于匀强磁场中,当导体棒ab左右滑动时,使左边闭合电路的面积发生变化,引起闭合电路中磁通量发生变化,从而产生感应电流. a 【例1】如图9-1-1所示,竖直放置的长直导线通过恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面
高中物理电磁感应知识点汇总
培优堂 ——你可以更优秀,因为我们更用心—
— 电磁感应(磁生电)
第一部分 电磁感应现象 楞次定律
一、磁通量
1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.
2.定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平 面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向B的夹角. 3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负. 4.单位:韦伯,符号:Wb.
5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数. 6.磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.
(1) 磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.
(2) 磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S. (3) 磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1. 二、电磁感应现象
1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做
高中物理电磁感应专题复习选修3
电磁感应
第一单元 电磁感应现象 楞次定律 考点解读 知识要点 1.电磁感应现象: ⑴定义:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象. ⑵产生感应电流的条件是:穿过闭合电路的磁通量发生变化. 如果电路不闭合,那么只能产生感应电动势 而不能产生感应电流. ⑶引起磁通量变化的类型: 根据磁通量的定义式Φ=BS,引起磁通量变化的类型有: ①由于磁场B变化而引起闭合回路的磁通量的变化.如课本图4.2-3的实验中,当开关闭合或断开时的瞬间、开关闭合滑动触头移动时,都引起通电线圈A中的电流发生变化,从而使线圈A产生的磁场发生变化,导致穿过线圈B的磁通量发生变化而产生感应电流.课本图4.2-2的实验中感应电流的产生也属于这种类型. ②磁场B不变,由于闭合电路的面积S发生变化而引起磁通量的变化.课本图4.2-1的实验中,导体棒AB切割磁感线运动时,使闭合电路在磁场中的面积发生变化从而产生感应电流.常见的类似情况如图9-1-3所示,金属导体框架处于匀强磁场中,当导体棒ab左右滑动时,使左边闭合电路的面积发生变化,引起闭合电路中磁通量发生变化,从而产生感应电流. a 【例1】如图9-1-1所示,竖直放置的长直导线通过恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面