运动状态的分析―→临界状态.
(2)能量的观点:动能定理、能量守恒定律在电磁感应中同样适用.
2.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化
(2)求解焦耳热Q的几种方法
高考阅卷老师揭秘
电磁感应中的压轴大题常考的问题有以下四个方面 1.电磁感应与力学综合问题 2.电磁感应与能量综合问题 3.电磁感应与电路综合问题
4.电磁感应与力、技术应用综合问题 不论考查哪类问题,实质上就两个模型. 模型1:电磁场中的导体棒模型(单棒)
模型2:电磁场中的线框模型(含两根导体棒) 模型一 电磁场中的导体棒模型(单棒)
图9-8
【例1】 (2012·广东理综,35)如图9-8所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上.导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板.
R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻. (1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v.
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx.
解析 (1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示. 导体棒所受安培力F安=BIl①
导体棒匀速下滑,所以F安=Mgsin θ② 联立①②式,解得I=
Mgsin θ
Bl③
导体棒切割磁感线产生感应电动势E=Blv④
EE
由闭合电路欧姆定律得I=,且Rx=R,所以I=⑤
2RR+Rx联立③④⑤式,解得v=
2MgRsin θ
⑥
B2l2
(2)由题意知,其等效电路图如图所示.
由图知,平行金属板两板间的电压等于Rx两端的电压.设两板间的电压为U,由欧姆定律知U=IRx⑦
U
要使带电的微粒匀速通过,则mg=qd⑧
因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I,所以联立③⑦⑧式,解得mBldRx=. Mqsin θ
Mgsin θ2MgRsin θmBld
答案 (1)Bl (2) B2l2Mqsin θ思维模板
解决电磁感应中综合问题的一般思路是“先电后力再能量”.
模型二 电磁场中的线框模型(两根导体棒) 1.一杆静止一杆运动模型(如例2)
2.线框模型:当整个线框都在匀强磁场中运动时,不产生电流;线框只有一边切割磁场时,该边框两端的电压等于路端电压,而不是感应电动势.
图9-9
【例2】 (2011·四川卷)如图9-9所示,间距l=0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内,在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4 T、方向竖直向上和B2=1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.
电阻R=0.3 Ω、质量m1=0.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1、b2点,K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂,绳上穿有质量m2=0.05 kg的小环.已知小环以a=6 m/s2的加速度沿绳下滑,K杆保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动.不计导轨电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长.取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)小环所受摩擦力的大小;(2)Q杆所受拉力的瞬时功率. 依题练招