電磁綜合問題

關(guān)于電磁綜合問題例1、如圖所示，長度L=0.4m的導(dǎo)體棒ab在拉力F的作用下以V=5.0m/s的速度沿水平光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)。線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中。已知電阻R=0.4Ω，導(dǎo)體棒ab的電阻Rab=0.1Ω，線框的電阻不計(jì)。求：（1）圖中哪部分相當(dāng)于電源？等效電源的正極在哪？（2）感應(yīng)電動(dòng)勢E等于多少？（3）ab兩點(diǎn)間的電壓U等于多少？（4）流過ab的電流為多少？回路的電功率為多少？（5）拉力F為多少？拉力的功率為多少？變式：如果在導(dǎo)體框的右側(cè)再加一個(gè)電阻R，則上題中（2）、（3）（4）（5）問分別為多少？abR一、電磁感應(yīng)中的電路問題第2頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例2。半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感強(qiáng)度為B＝0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R0＝2Ω，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì)（1）若棒以v0＝5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過圓環(huán)直徑OO’的瞬時(shí)（如圖所示）MN中的電動(dòng)勢和流過燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN將右面的半圓環(huán)OL2O’以O(shè)O’為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時(shí)磁場隨時(shí)間均勻變化，其變化率為ΔB/Δt＝（4/）T/s，求L1的功率。一、電磁感應(yīng)中的電路問題第3頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例4.如圖所示，以邊長為L=50cm的正方形導(dǎo)線框，放置在B=0.40T的勻強(qiáng)磁場中。已知磁場方向與水平方向成37°角，線框電阻為R=0.10Ω，求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直B方向的過程中通過導(dǎo)線橫截面積的電量。

B一、電磁感應(yīng)中的電路問題第4頁,共13頁，2024年2月25日，星期天二、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題

例1：如圖所示,水平放置的長直平行光滑導(dǎo)軌電阻可忽略,固定電阻R，金屬桿ab放在導(dǎo)軌上，其質(zhì)量m，桿的電阻r．平行軌道間距為L，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場B.（1）若電鍵斷開，ab桿在F水平向右恒力作用下由靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，寫出ab桿上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢e隨時(shí)間變化的表達(dá)式．

（2）若電鍵閉合,ab桿在F水平向右恒力作用下由靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng),試討論：

①

ab桿的運(yùn)動(dòng)情況,并求ab桿的最大速度?②從靜止到最大速度的過程中各力做功情況,能量轉(zhuǎn)化情況?若此過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為Q,求桿滑行的距離和通過電阻R的電量？（3）當(dāng)ab桿的速度達(dá)到10m/s時(shí)，立即閉合電鍵K，同時(shí)撤去外力，試討論：①ab桿的運(yùn)動(dòng)情況？

②

電路中能量轉(zhuǎn)化情況?求電阻r在以后的過程中產(chǎn)生多少焦耳熱?

第5頁,共13頁，2024年2月25日，星期天二、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題例2、如圖，光滑的豎直平行導(dǎo)軌間距為20厘米，處在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2特的勻強(qiáng)磁場之中，金屬棒ab跨放在導(dǎo)軌上，質(zhì)量為20克，電阻為0.1歐，由靜止開始下滑。已知電阻R=0.3歐，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，空氣阻力不計(jì)，g=10米/秒2。求:（1）當(dāng)ab的加速度為5米/秒2時(shí)，ab的速度為多大？重力做功的瞬時(shí)功率為多大？電路中釋放的瞬時(shí)電功率為多大？（2）ab下滑的最大速度為多大？此時(shí)ab兩端的電勢差為多大？（3）如果從靜止開始到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止，下滑的高度為200米，求此過程中產(chǎn)生的熱量

·························

R

a

bB第6頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例3、如圖所示，質(zhì)量為m、邊長為l的正方形線框，從有界的勻強(qiáng)磁場上方由靜止自由下落，線框電阻為R。勻強(qiáng)磁場的寬度為H。（l＜H），磁感強(qiáng)度為B，線框下落過程中ab邊與磁場邊界平行且沿水平方向。已知ab邊剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)線框都作減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小都是g/3。求（1）ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)與ab邊剛出磁場時(shí)的速度大?。唬?）cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框的速度大小；（3）線框進(jìn)入磁場的過程中，產(chǎn)生的熱量。二、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題HBcdab第7頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例4．根相距d＝0.20m的平行金屬長導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，并處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感強(qiáng)度B=0.20T．導(dǎo)軌上面橫放著兩條金屬細(xì)桿，構(gòu)成矩形回路，每條金屬細(xì)桿的電阻為r＝0.25Ω，回路中其余部分的電阻可不計(jì)．已知兩金屬細(xì)桿在平行于導(dǎo)軌的拉力的作用下沿導(dǎo)軌朝相反方向勻速平移，速度大小都是v＝5.0m/s，如圖所示．不計(jì)導(dǎo)軌上的摩擦，求：

(1)作用于每條金屬細(xì)桿的拉力的大?。?/p>

(2)兩金屬細(xì)桿在間距增加0.40m的滑動(dòng)過程中共產(chǎn)生的熱量。二、電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題第8頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例1、勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場寬度L=3m，一正方形金屬框邊長ab=r=1m，每邊電阻R=0.2Ω，金屬框在外力F的作用下以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖，求：⑴畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流I隨時(shí)間t的變化圖線．（要求寫出作圖的依據(jù)）⑵畫出ab兩端電壓U隨時(shí)間t的變化圖線．（要求寫出作圖的依據(jù)）（3）畫出力F隨時(shí)間t的變化圖線adbcLB三、電磁感應(yīng)中的圖象問題第9頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例2．矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場中，在外力控制下靜止不動(dòng)，磁感線方向與線圈平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ隨時(shí)間變化的圖象如圖（乙）所示．t＝0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里，在0～4s內(nèi)，線框ab邊受力隨時(shí)間變化的圖象（力的方向規(guī)定以向左為正方向）可能是下圖中的（）ABCD三、電磁感應(yīng)中的圖象問題第10頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例3.如圖所示，一個(gè)邊長為2L的等腰直角三角形ABC區(qū)域內(nèi)，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其左側(cè)有一個(gè)用金屬絲制成的邊長為L的正方形線框abcd，線框以水平速度v勻速通過整個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域，設(shè)電流逆時(shí)針方向?yàn)檎t在線框通過磁場的過程中，線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律正確的是第11頁,共13頁，2024年2月25日，星期天例4．如圖所示，一個(gè)邊長為a、電阻為R的等邊三角形線框，在外力作用下，以速度v勻速穿過寬度均為a的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場。這兩個(gè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反。線框運(yùn)動(dòng)方向與底邊平行且與磁場邊緣垂直。取逆時(shí)針方向的電流為正。若從圖示位置開始，線框