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一、试题呈现
例题(上海静安区2017届高三第一学期质量检测):如图1所示,在竖直平面内有一质量为M的Π形线框abcd,水平边bc长为L,电阻为r,竖直边ab与cd的电阻不计;线框的上部
图1
处于与线框平面垂直的匀强磁场Ⅰ区域中,磁感应强度为B1,磁场Ⅰ区域的水平下边界(图中虚线)与bc边的距离为H。质量为m、电阻为3r的金属棒PQ用可承受最大拉力为3mg的细线悬挂着,静止于水平位置,其两端与线框的两条竖直边接触良好,并可沿着竖直边无摩擦滑动。金属棒PQ处在磁感应强度为B2的匀强磁场Ⅱ区域中,B2的方向与B1相同。现将线框由静止释放,当bc边到达磁场Ⅰ区域的下边界时,细线刚好断裂,重力加速度为g。则从释放线框至细线断裂前的整个过程中:
(1)感应电流的最大值是多少?
(2)线框下落的最大速度是多少?
(3)金属棒PQ产生的热量是多少?
(4)请分析说明:线框速度和加速度的变化情况,求出加速度的最大值和最小值。
答案:(1)Imax=2mgB2L;(2)vmax=8mgrB1B2L2;(3)Q=34MgH-24Mm2g2r2B21B22L2;(4)线框在下落过程中,加速度减小的变加速运动,加速度最大值为g,最小值为g-2mgB1MB2。
二、反思与总结
1.电磁感应与电路
(1)电磁感应中电路知识的关系:
(2)分析電磁感应电路问题的基本思路:
2.电磁感应中的动力学问题:
(1)所用知识及规律
安培力的大小:由感应电动势E=BLv,感应电流I=ER和安培力公式F=BIL得F=B2L2vR。安培力的方向判断:
(2)常见的解题流程:
3.电磁感应中的能量问题
(1)电磁感应中的能量转化关系:
(2)求解焦耳热Q的三种方法:
(3)解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤:
步骤1: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。
步骤2:分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。
步骤3:根据能量守恒列方程求解。
作者单位:江苏省东台中学
例题(上海静安区2017届高三第一学期质量检测):如图1所示,在竖直平面内有一质量为M的Π形线框abcd,水平边bc长为L,电阻为r,竖直边ab与cd的电阻不计;线框的上部
图1
处于与线框平面垂直的匀强磁场Ⅰ区域中,磁感应强度为B1,磁场Ⅰ区域的水平下边界(图中虚线)与bc边的距离为H。质量为m、电阻为3r的金属棒PQ用可承受最大拉力为3mg的细线悬挂着,静止于水平位置,其两端与线框的两条竖直边接触良好,并可沿着竖直边无摩擦滑动。金属棒PQ处在磁感应强度为B2的匀强磁场Ⅱ区域中,B2的方向与B1相同。现将线框由静止释放,当bc边到达磁场Ⅰ区域的下边界时,细线刚好断裂,重力加速度为g。则从释放线框至细线断裂前的整个过程中:
(1)感应电流的最大值是多少?
(2)线框下落的最大速度是多少?
(3)金属棒PQ产生的热量是多少?
(4)请分析说明:线框速度和加速度的变化情况,求出加速度的最大值和最小值。
答案:(1)Imax=2mgB2L;(2)vmax=8mgrB1B2L2;(3)Q=34MgH-24Mm2g2r2B21B22L2;(4)线框在下落过程中,加速度减小的变加速运动,加速度最大值为g,最小值为g-2mgB1MB2。
二、反思与总结
1.电磁感应与电路
(1)电磁感应中电路知识的关系:
(2)分析電磁感应电路问题的基本思路:
2.电磁感应中的动力学问题:
(1)所用知识及规律
安培力的大小:由感应电动势E=BLv,感应电流I=ER和安培力公式F=BIL得F=B2L2vR。安培力的方向判断:
(2)常见的解题流程:
3.电磁感应中的能量问题
(1)电磁感应中的能量转化关系:
(2)求解焦耳热Q的三种方法:
(3)解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤:
步骤1: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。
步骤2:分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。
步骤3:根据能量守恒列方程求解。
作者单位:江苏省东台中学