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    如图1所示,一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L,距左端L处的右侧一段被弯成半径为
    L
    2
    的四分之一圆弧,圆弧导轨的左、右两段处于高度相差
    L
    2
    的水平面上.以弧形导轨的末端点O为坐标原点,水平向右为x轴正方向,建立Ox坐标轴.圆弧导轨所在区域无磁场;左段区域存在空间上均匀分布,但随时间t均匀变化的磁场B(t),如图2所示;右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化,只沿x方向均匀变化的磁场B(x),如图3所示;磁场B(t)和B(x)的方向均竖直向上.在圆弧导轨最上端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,金属棒由静止开始下滑时左段磁场B(t)开始变化,金属棒与导轨始终接触良好,经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端.已知金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g.
    (1)求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中,回路中产生的感应电动势E;
    (2)如果根据已知条件,金属棒能离开右段磁场B(x)区域,离开时的速度为v,求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q;
    (3)如果根据已知条件,金属棒滑行到x=x1位置时停下来,
    a.求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q;
    b.通过计算,确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置.

    魔方格

    本题信息:物理问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “如图1所示,一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L,距左端L处的右侧一段被弯成半径为L2的四分之一圆弧,圆弧导轨的左、右两段处于高度相差L2的水平面上.以弧形...” 主要考查您对

闭合电路欧姆定律

法拉第电磁感应定律

导体切割磁感线时的感应电动势

电磁感应现象中的磁变类问题

电磁感应现象中的切割类问题

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  • 闭合电路欧姆定律
  • 法拉第电磁感应定律
  • 导体切割磁感线时的感应电动势
  • 电磁感应现象中的磁变类问题
  • 电磁感应现象中的切割类问题

闭合电路欧姆定律:

1、内容:闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比,跟闭合电路总电阻成反比。
2、表达式:I=E/(R+r)。
3、适用范围:纯电阻电路。
4、电路的动态分析:
①分析的顺序:外电路部分电路变化→R变化→由判断I的变化→由U=E-Ir判断U的变化→由部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流、电压的变化欧→用串、并联规律分析变化电阻的电流、电压电功。
②几个有用的结论
Ⅰ、外电路中任何一个电阻增大(或减少)时外电路的总电阻一定增大(或减少)。
Ⅱ、若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时,总电阻减少。
Ⅲ、动态电路的变化一般遵循“串反并同”的规律;当某一电阻阻值增大时,与该电阻串联的用电器的电压(或电流)减小,与该电阻并联的用电器的电压(或电流)增大。


电源的关系:



电阻的图像与闭合电路的图像:



法拉第电磁感应定律:




导体切割磁感线的两个特例:

的区别与联系及选用原则:



电磁感应中动力学问题的解法:

电磁感应和力学问题的综合,其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力,因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系。
1.分析思路
(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)求回路中的电流。
(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.常见的动态分析这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。同时也要抓好受力情况和运动情况的动态分析,研究顺序为:导体受力运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零.导体达到稳定运动状态。

电磁感应中的动力学临界问题:

(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。
(2)基本思路:


导体切割磁感线产生的电动势:

 


电磁感应中电路问题的解法:

电磁感应规律与闭合电路欧姆定律相结合的问题,主要涉及电路的分析与计算。解此类问题的基本思路是:
(1)找电源:哪部分电路产生了电磁感应现象,则这部分电路就是电源。
(2)由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小,根据楞次定律或右手定则确定出电源的正负极。
①在外电路,电流从正极流向负极;在内电路,电流从负极流向正极。
②存在双感应电动势的问题中,要求出总的电动势。
(3)正确分析电路的结构,画出等效电路图。
①内电路:“切割”磁感线的导体和磁通量发生变化的线圈都相当于“电源”,该部分导体的电阻相当于内电阻。
②外电路:除“电源”以外的电路即外电路。
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等列方程求解。


电磁感应现象中的磁变类问题:

电磁感应现象中的磁变类问题:磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,不是由电荷产生的,叫做感生电场,由感生电场产生的电动势叫做感生电动势。
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。
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。
发现相似题
与“如图1所示,一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L,距左端L处的...”考查相似的试题有: