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    --电磁感应中的力学问题 电磁感应中中学物理的一个重要“节点 .不少问题涉及到力和运动.动量和能量.电路和安培力等多方面的知识.综合性强.也是高考的重点和难点.往往是以“压轴题 形式出现．因此.在二轮复习中.要综合运用前面各章知识处理问题.提高分析问题.解决问题的能力． 本学案以高考题入手.通过对例题分析探究.让学生感知高考命题的意图.剖析学生分析问题的思路.培养能力． 例1.[2003年高考江苏卷]如右图所示.两根平行金属导端点P.Q用电阻可忽略的导线相连.两导轨间的距离l=0.20 m．有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面.已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt.比例系数k＝0.020 T／s．一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动.在滑动过程中保持与导轨垂直．在t=0时刻.轨固定在水平桌面上.每根导轨每m的电阻为r0＝0.10Ω／m.导轨的金属杆紧靠在P.Q端.在外力作用下.杆恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动.求在t＝6.0 s时金属杆所受的安培力． [解题思路] 以a示金属杆运动的加速度.在t时刻.金属杆与初始位置的距离L＝at2 此时杆的速度v＝at 这时.杆与导轨构成的回路的面积S=Ll 回路中的感应电动势E＝S+Blv 而 回路的总电阻 R＝2Lr0 回路中的感应电流. 作用于杆的安培力F＝BlI 解得 代入数据为F＝1.44×10-3N 例2． 如右上图所示.一对平行光滑R轨道放置在水平地面上.两轨道间距L＝0.20 m.电阻R＝1.0 Ω,有一导体杆静止地放在轨道上.与两轨道垂直.杆与轨道的电阻皆可忽略不计.整个装置处于磁感强度B＝0.50T的匀强磁场中.磁场方向垂直轨道面向下．现用一外力F沿轨道方向拉杆.使之做匀加速运动．测得力F与时间t的关系如下图所示．求杆的质量m和加速度a． 解析:导体杆在轨道上做匀加速直线运动.用v表示其速度.t表示时间.则有v＝at ① 杆切割磁感线.将产生感应电动势E＝BLv ② 在杆.轨道和电阻的闭合回路中产生电流I=E/R ③ 杆受到的安培力为F安=IBL ④ 根据牛顿第二定律.有F-F安＝ma ⑤ 联立以上各式.得 ⑥ 由图线上各点代入⑥式.可解得 a＝10m/s2.m＝0.1kg 例3． 两根平行的金属导轨.固定在同一水平面上.磁感强度B＝0.05T的匀强磁场与导轨所在平面垂直.导轨的电阻很小.可忽略不计．导轨间的距离l＝0.20 m．两根质量均为m＝0.10 kg的平行金属杆甲.乙可在导轨上无摩擦地滑动.滑动过程中与导轨保持垂直.每根金属杆的电阻为R＝0.50Ω．在t＝0时刻.两杆都处于静止状态．现有一与导轨平行.大小为0.20 N的恒力F作用于金属杆甲上.使金属杆在导轨上滑动．经过t＝5.0s.金属杆甲的加速度为a＝1.37 m／s.问此时两金属杆的速度各为多少? 本题综合了法拉第电磁感应定律.安培力.左手定则.牛顿第二定律.动量定理.全电路欧姆定律等知识.考查考生多角度.全方位综合分析问题的能力． 设任一时刻t.两金属杆甲.乙之间的距离为x.速度分别为vl和v2.经过很短的时间△t.杆甲移动距离v1△t.杆乙移动距离v2△t.回路面积改变 △S＝[(x一ν2△t)+ν1△t]l-lχ＝(ν1-ν2) △t 由法拉第电磁感应定律.回路中的感应电动势 E＝B△S/△t＝Bι(νl一ν2) 回路中的电流 i＝E／2 R 杆甲的运动方程 F-Bli＝ma 由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等.方向相反.所以两杆的动量等于外力F的冲量． Ft＝mνl+mν2 联立以上各式解得 ν1＝[Ft/m+2R／B2l2]／2 ν2＝[Ft／m一2R／B2l2]／2 代入数据得移νl＝8.15 m／s.v2＝1.85 m／s 练习1.．如图l.ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道.其电阻可忽略不计．af之间连接一阻值为R的电阻．ef为一垂直于ab和cd的金属杆.它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动．ef长为l.电阻可忽略．整个装置处在匀强磁场中.磁场方向垂直于图中纸面向里.磁感应强度为B.当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时.杆ef所受的安培力为． 图1 图2 【查看更多】

     

    题目列表(包括答案和解析)

    电磁感应中的动力学问题：

    感应电流在磁场中受到________的作用，因此电磁感应问题往往跟________学问题联系在一起．解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律)及力学中的有关规律(牛顿运动定律、动量守恒定律、动量定理、动能定理等)，分析时要特别注意________、速度v达________的特点．

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    对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。

    （1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。

    （a）求导线中的电流I；

    （b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F。

    （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系。

    （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

     

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    对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
    （1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。
    （a）求导线中的电流I；
    （b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F。
    （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系。
    （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

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    对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．
    （1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e．该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v．
    （a）求导线中的电流I；
    （b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F．
    （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量．为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变．利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系．
    （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

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    对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
    （1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。
    （a）求导线中的电流I；
    （b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F。
    （2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系。
    （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）

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