電磁感應與力學規律的綜合應用

2022-12-04 15:00:02 字數 1642 閱讀 3319

【例4】(2023年全國理綜卷)圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直平面內的金屬導軌,處在磁感應強度為b的勻強磁場中,磁場方向垂直於導軌所在平面(紙面)向里。導軌的a1b1段與a2b2段是豎直的,距離為l1;c1d1段與c2d2段也是豎直的,距離為l2。x1 y1與x2 y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細桿,質量分別為和m1和m2,它們都垂直於導軌並與導軌保持光滑接觸。

兩桿與導軌構成的迴路的總電阻為r。f為作用於金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運動到圖示位置時,已勻速向上運動,求此時作用於兩桿的重力的功率的大小和迴路電阻上的熱功率。

解析:設桿向上的速度為v,因杆的運動,兩桿與導軌構成的迴路的面積減少,從而磁通量也減少。由法拉第電磁感應定律,迴路中的感應電動勢的大小 ①

迴路中的電流

電流沿順時針方向。兩金屬桿都要受到安培力作用,作用於杆x1y1的安培力為

方向向上,作用於杆x2y2的安培力為

方向向下,當桿作勻速運動時,根據牛頓第二定律有 ⑤

解以上各式得

作用於兩桿的重力的功率的大小

電阻上的熱功率

由⑥⑦⑧⑨式,可

⑩3.如圖,甲、乙兩個完全相同的線圈,在距地面同一高度處由靜止開始釋放,a、b是邊界範圍、磁感應強度的大小和方向均完全相同的勻強磁場,只是a的區域比b的區域離地面高一些,兩線圈下落時始終保持線圈平面與磁場垂直,則( )

a. 甲先落地b. 乙先落地。

c. 二者同時落地。 d. 無法確定。

4. 水平放置的平行金屬框架寬l=0.2m,質量為m=0.1kg的金屬棒ab放在框架上,並且與框架的兩條邊垂直。

整個裝置放在磁感應強度b=0.5t,方向垂直框架平面的勻強磁場中,如圖所示。金屬棒ab在f=2n的水平向右的恒力作用下由靜止開始運動。

電路中除r=0.05ω外,其餘電阻、摩擦阻力均不考慮。試求當金屬棒ab達到最大速度後,撤去外力f,此後感應電流還能產生的熱量。

(設框架足夠長)

5.如圖所示位於豎直平面的正方形平面導線框abcd,邊長為l=10cm,線框質量為m=0.1kg,電阻為r=0.5ω,其下方有一勻強磁場區域,該區域上、下兩邊界間的距離為h( h> l),磁場的磁感應強度為b=5t,方向與線框平面垂直。

今線框從距磁場上邊界h=30cm處自由下落,已知線框的dc邊進入磁場後,ab 邊到達上邊界之前的某一時刻線框的速度已達到這一階段的最大值,問從線框開始下落到dc邊剛剛到達磁場下邊界的過程中,磁場作用於線框的安培力做的總功是多少?(g=10m/s2)

6.如圖所示,在勻強磁場區域內與b垂直的平面中有兩根足夠長的固定金屬平行導軌,在它們上面橫放兩根平行導體棒構成矩形迴路,長度為l,質量為m,電阻為r,迴路部分導軌電阻可忽略,棒與導軌無摩擦,不計重力和電磁輻射,且開始時圖中左側導體棒靜止,右側導體棒具有向右的初速v0,試求兩棒之間距離增長量x的上限。

7.如圖所示,電動機牽引一根原來靜止的、長l為1m、質量m為0.1kg的導體棒mn上公升,導體棒的電阻r為1ω,架在豎直放置的框架上,它們處於磁感應強度b為1t的勻強磁場中,磁場方向與框架平面垂直。當導體棒上公升h=3.

8m時,獲得穩定的速度,導體棒上產生的熱量為2j,電動機牽引棒時,電壓表、電流錶的讀數分別為7v、1a,電動機內阻r為1ω,不計框架電阻及一切摩擦,求:

(1)棒能達到的穩定速度;

(2)棒從靜止至達到穩定速度所需要的時間。

電磁感應與力學綜合

1如圖所示,在一對平行光滑的金屬導軌上端,連線一阻值為r的固定電阻,兩導軌所決定的平面與水平面成30 角。今將一質量為m 長為l 電阻為r的導體棒ab垂直放於導軌上,並使其由靜止開始下滑。整個裝置處於垂直於導軌平面磁感應強度為b的勻強磁場中。1 求棒由靜止開始下滑的最大速度。2 已知加速過程的位移為...

電磁感應規律的綜合應用

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5電磁感應規律的應用教案

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