将质量m1=01kg、电阻R1=01Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量m2=04kg,电阻R2=01Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10ms2,问:
f图21cd下滑的过程中,ab中的电流方向;2ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;3从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=38m,此过程中ab上产生的热量Q是多少.答案1由a流向b25ms313J解析1由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c,则ab中电流方向为由a流向
b2开始放置时ab刚好不下滑,ab所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为Fmax,有Fmax=m1gsi
θ①设ab刚要上滑时,cd棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律有E=BLv②
设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=E③
R1+R2
设ab所受安培力为F安,有F安=BIL④
此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有F安=m1gsi
θ+Fmax⑤
综合①②③④⑤式,代入数据解得v=5ms3设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒定律有m2gxsi
θ=Q总+12
m2v2
又
Q=R1QR1+R2
总
解得Q=13J
电磁感应与动力学问题的解题策略此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约,解决问题前首先要建立“动→电→动”的思维顺序,可概括为:1找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向.2根据等效电路图,求解回路中感应电流的大小及方向.3分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响,从而推理得出对电路中的感应电流有什么影响,最后定性分析导体棒的最终运动情况.4列牛顿第二定律或平衡方程求解.
f考点二电磁感应中的能量问题1.过程分析1电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.2电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用,因此,要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.3当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能.安培力做功的过程,或通过电阻发热的过程,是电能转化为其他形式能的过程.安培力做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.2.求解思路1若回路中电流恒定,可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算.2若电流变化,则:①利r