电磁感现象中的力学综合问题(叶亮)

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校干市掉吃阳光实验学校电磁感现象中的力学综合问题

目的：会运用以下力学观点解决实际问题，在思维的整体上形成一的物理思想。 1.平衡 F合=0

2.动力学 F合≠0〔F合＝ma〕 运动学公式〔匀变速〕 3.动量问题 动量守恒 动量理

4.功能问题 动能理 功能关系 守恒律

【解题操作要点】一个确，二个分析 “研究对象；受力、运动〔过程、状态〕〞



找出正确的物理规律，列方程

电磁感现象



自感现象



一、【例题】如下图，在方向竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场中，有两条产生电磁感现象的条件

足够长的光滑平行金属导轨，其电阻不计，间距

B

为L，导轨平面与磁场方向垂直。ab、c

a

cd为两根

感电动势的大小

感电流的方向

垂直导轨放置的、电阻都为R、质量都属棒。E=n棒ΔΦcd/Δ用能承受最大拉力为t

楞次律

T0的d



F

为m的金b

水平细线

拉住，问：用牛顿第二律，解决导体切割磁感线运动问题

〔一〕用水平向右的恒力用动量理、动量守恒律解决导体切割磁感线运动问题F拉动ab棒，设细线始终未被拉断，那么 ab棒此后做什么运动？最终速度为多少？F不能超过多大？〔二〕棒ab在水平拉力F的作用下以加速度a由静止开始向右做匀加速直线运动，〔1〕线断以前力F随时间t 的变化规律

〔2〕经时间t0细线将被拉断，那么t0 为多大？此时拉力F为多大？〔3〕假设经过时间t0线断的同时撤去外力F，此后两根棒各做什么运动？

① 此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？ ② 此后的过程中

cd棒消耗的电能是多少？

③*最终两棒运动状态稳时相距多远？ 二、练习题

1、aa1 F 1b1与a2b2竖直平行，距离为L1, c1d1a2

Χ Χ 与c2 d2竖直平 行，距离为L2.x1y1与x2y2为两根用x1 y1

不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为

bΧ Χ



1

b2

m1和m2，

c1

c

它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接Χ Χ Χ 触，两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F作用与



金属杆上x2

Χ Χ Χ

y2 的竖直向上的恒力。两杆运动到图示位置d1

d

时已匀速向上运动，求此时作用与两杆的重力的功率的大小

和回路电阻上的热功率。

2、如下图，固的竖直光滑金属导轨间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平、垂直导轨平面向里的磁感强度为B的匀R 强磁场中，质量为m的导体棒与下端固的竖直轻质弹簧相B

连且始终保持与导轨接触良好，导轨与导体棒的电阻均可忽略，弹簧的劲度系数为k。初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，

使导体棒

以初动能Ek沿导轨竖直向下运动，且导体棒在往复运动过程中，始终与导轨垂直。

〔1〕求初始时刻导体棒所受安培力的大小F；

〔2〕导体棒往复运动一段时间后，最终将静止。没静止时弹簧的弹性势能为Ep，那么从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为

知识结构
多少。

3、如下图，质量为m、边长为l的正方形线框，从有界的匀强磁场上方由静止自由下落，线框电阻为R。匀强磁场的宽度为H)，磁感强度为B，线框下落过程中ab边与界平行且沿水平方向。ab边刚进入磁场和刚场时线框都作减速运动，加速度大小都是g。

B

d

c

H。〔l＜磁场边穿出磁

b

a

1

3

求

H

〔1〕ab边刚进入磁场时与ab边刚出磁场时大小；

〔2〕cd边刚进入磁场时，线框的速度大小； 〔3〕线框进入磁场的过程中，产生的热量。

的速度

4、如下图，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37º，导轨间距为1m，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〕，磁感强度B的大小相同。让a'b'固不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度到达稳时，整个回路消耗的电功率为8W。求 ⑴ab到达的最大速度多大？

⑵ab下落了30m高度时，其下滑速度已经到达稳 ，那么此过程中回路电流的发热量Q多大？

⑶如果将ab和a'b'同时由静止释放，当ab下落了30m高度时，其下滑速度也已经到达稳，那么此过程中回路电流的发热量Q'为多大？(g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8)

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