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高中物理求電動勢

生活 更新时间:2024-08-26 05:16:27

1.電磁感應現象中電動勢的産生分為兩種:動生電動勢和感生電動勢。有的問題中兩種都有,需要甄别。若兩種都有需要分别考慮感應電流方向是否相同來确定回路電動勢。若感應電流方向相同,總電動勢為兩種電動勢的和;反之,總電動勢等于兩種電動勢的差。不過兩種電動勢的和比較常見些。

2.易錯點是确定是否有感生電動勢,一定要注意題中磁感應強度B是随着坐标x變化,還是随時間t變化。

3.判斷有幾種電動勢方法:可以假想如果金屬棒不動看是否有電流,若有電流則有感生電動勢

例1.如圖,兩條相距l的光滑平行金屬導軌位于同一水平面(紙面)内,其左端接一阻值為R的電阻;一與導軌垂直的金屬棒置于兩導軌上;在電阻、導軌和金屬棒中間有一面積為S的區域,區域中存在垂直于紙面向裡的均勻磁場,磁感應強度大小B1随時間t的變化關系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側還有一勻強磁場區域,區域左邊界MN(虛線)與導軌垂直,磁場的磁感應強度大小為B0,方向也垂直于紙面向裡.某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此後向右做勻速運動.金屬棒與導軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計.求:金屬棒所受外加水平恒力的大小

高中物理求電動勢(物理巧妙判斷動生電動勢)1

解析:進入右側磁場後金屬棒切割磁感線,一定有動生電動勢,電流方向為逆時針;若金屬棒不動,回路中磁通量也有變化所以有感生電動勢,根據楞次定律可判斷其電流方向也為逆時針。所以總電動勢為兩種電動勢的和。勻速運動,外力大小等于安培力。

高中物理求電動勢(物理巧妙判斷動生電動勢)2

例2.如圖甲所示,在傾角為θ的光滑斜面内分布着垂直于斜面的勻強磁場,其磁感應強度B随時間變化的規律如圖乙所示。質量為m的矩形金屬框從t=0時刻靜止釋放,t3時刻的速度為v,移動的距離為L,重力加速度為g。在金屬框下滑的過程中,下列說法正确的是

高中物理求電動勢(物理巧妙判斷動生電動勢)3

解析:上題中0~t1時間内沒有感生電動勢,ab邊和cd邊有相同方向的動生電動勢所以回路總電動勢為0,t1~t3時間内ab邊和cd邊有相同方向的動生電動勢,假象線框不動可以看出有電流,所以有感生電動勢,電流方向為逆時針,ab邊和cd邊受等大反向的安培力,整個過程中線框安培力不做功,但有焦耳熱産生,所以選AC。

例3.如圖,兩根相距l=0.4m、電阻不計的平行光滑金屬導軌水平放置,一端與阻值R=0.15Ω的電阻相連.導軌x>0一側存在沿x方向均勻增大的穩恒磁場,其方向與導軌平面垂直,變化率k=0.5T/m,x=0處磁場的磁感應強度B0=0.5T.一根質量m=0.1kg、電阻r=0.05Ω的金屬棒置于導軌上,并與導軌垂直.棒在外力作用下從x=0處以初速度v0=2m/s沿導軌向右運動,運動過程中電阻上消耗的功率不變.求:

(1)電路中的電流;

(2)金屬棒在x=2m處的速度;

(3)金屬棒從x=0運動到x=2m過程中安培力做功的大小;

(4)金屬棒從x=0運動到x=2m過程中外力的平均功率.

高中物理求電動勢(物理巧妙判斷動生電動勢)4

解析:上題中磁感應強度B随着坐标x變化,而不是随時間t變化,所以隻有動生電動勢沒有感生電動勢,判斷方法同上。

變式訓練.如圖所示,兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上,每根導軌每米的電阻為r0=0.10Ω,導軌的端點P、Q用電阻可忽略的導線相連,兩導軌間的距離l=0.20 m,有随時間變化的勻強磁場垂直于桌面,已知磁感應強度B與時間t的關系為B=kt,比例系數k=0.02T/s。一電阻不計的金屬杆可在導軌上無摩擦地滑動,在滑動過程中保持與導軌垂直在t=0時刻,金屬杆緊靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度從靜止開始向導軌另一端滑動。求在t=0.6 s時金屬杆所受的安培力。

高中物理求電動勢(物理巧妙判斷動生電動勢)5

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