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高中二年级物理

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    两根相距d=0.20 m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=0.20 T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形闭合回路。每条金属细杆的电阻为r=0.25 Ω,回路中其余部分的电阻可不计,已知两金属细杆在平行导轨的拉力作用下沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0 m/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0.40 m的滑动过程中共产生的热量。

    本题信息:2011年0108期末题物理计算题难度极难 来源:马凤霞
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本试题 “两根相距d=0.20 m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=0.20 T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形闭合...” 主要考查您对

焦耳定律,电热

电磁感应现象中的切割类问题

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  • 焦耳定律,电热
  • 电磁感应现象中的切割类问题

电热(焦耳定律):

1、定义:电流通过电阻为R的导体时,t时间内导体上产生的热量,即电热
2、公式:Q=I2Rt
3、单位:J,
4、物理意义:电流通过导体时所产生的电热
5、适用条件:任何电路
6、能量转化情况:有多少电能转化为热能


电功和电热的关系:
①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能,电功和电热是相等的,所以有W=Q,UIt=I2Rt,U=IR(欧姆定律成立),
②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能。所以有W>Q,UIt>I2Rt,U>IR(欧姆定律不成立)。

电功、电热的计算方法:

对任何电路,电流做功均为电流产生的热量均为
在纯电阻电路中,电功全部转化为电热,能量转化示意图表示为:。则有,故在计算电功或电热时,可根据题目中的条件,灵活选用以上公式分析计算。
若电流通过非纯电阻电路(如电动机、电解槽等) 时,能量转化的示意图表示为:
 
1)在非纯电阻电路中,如含有电动机的电路中电能转化为内能和机械能,即;在含有电解槽的电路中电能转化为内能和化学能,即。在这种情况下,电功只能用计算,电热只能用计算。
(2)含有直流电动机的电路不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路,要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化上加以区分。直流电动机两端加上电压以后,若电动机转动,则有电能转化为机械能,此时的电路为非纯电阻电路,部分电路的欧姆定律不再适用。若电动机不转,则没有电能转化为机械能,此时损失的电能全部转化为内能,这时的电路是纯电阻电路。因此,分析电路问题时,要重视从能量的角度出发,这样会使思路清晰,解题变顺利。
(3)纯电阻电路中,即;非纯电阻电路中,即


纯电阻电路与非纯电阻电路:



电磁感应现象中的切割类问题:如果感应电动势是由导体运动而产生的,叫做动生电动势。
1、电磁感应中的电路问题
在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,将它们接上电容器,便可使电容器充电;将它们接上电阻等用电器,便可对用电器供电,在回路中形成电流。因此,电磁感应问题往往与电路问题联系在一起。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是:
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;
②画等效电路;
③运用全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解。
2、电磁感应现象中的力学问题
(1)通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用,电磁感应问题往往和力学问题联系在一起,基本方法是:
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向;
②求回路中电流强度;
③分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向);
④列动力学方程或平衡方程求解。
(2)电磁感应力学问题中,要抓好受力情况,运动情况的动态分析,导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零,导体达稳定运动状态,抓住a=0时,速度v达最大值的特点。
3、电磁感应中能量转化问题
导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化,在回路中产生感应电流,机械能或其他形式能量便转化为电能,具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热,又可使电能转化为机械能或电阻的内能,因此,电磁感应过程总是伴随着能量转化,用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动(匀速直线运动或匀速转动),对应的受力特点是合外力为零,能量转化过程常常是机械能转化为内能,解决这类问题的基本方法是:
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;
②画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式;
③分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。
4、电磁感应中图像问题
电磁感应现象中图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)大小是否恒定。用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中的范围。
另外,要正确解决图像问题,必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去,又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去,最终根据实际过程的物理规律进行判断。
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