親愛的高中物理同學,你們覺得還需要更典型的電磁感應例子嗎? 特別是,有單極和雙極模型的典型示例。 今天我們就一起來回顧一下吧。
電磁感應雙桿型號
如圖所示,垂直平面內有兩組平行的光滑金屬軌道,無論阻力如何,都足夠長,寬度L=0.5m。 頂部連接一個阻值為R=1Ω的定值電阻。 虛線下方的區域在紙張垂直方向上的磁感應強度B=2T為均勻磁場。 兩個相同的金屬桿1和2擱置在導軌上。 金屬桿的長度與導軌的寬度相同,與導軌接觸良好。 電阻為r=0.5Ω。 將金屬棒1固定在磁場上邊緣(依然在這里(磁場內部)法拉第電磁感應原理,金屬棒2從磁場邊界上方h=0.8m處釋放,進入磁場后勻速運動(g取10m/s):
(1)金屬棒的質量m;
(2)如果金屬棒2在磁場邊界上方h=0.2m處從靜止狀態釋放,進入磁場并下降一定距離,然后以恒定速度移動。 在金屬棒2加速過程中,整個電路產生1.4J的電熱。 求此過程中流經電阻R的電荷量q;
(3) 如果金屬棒 2 在磁場邊界上方 hh = 0.2m 處仍從靜止狀態釋放,則金屬棒 1 在金屬棒 2 進入磁場的同時被釋放。 嘗試找出兩根金屬棒的最大速度。
分析:
(1)運動過程:本題采用電磁感應雙桿基本模型,但三題對應三種運動情況。
第一個問題是直接固定金屬棒1,金屬棒2在磁場邊界上方h=0.8m處從靜止狀態釋放。 此時做自由落體運動,機械能守恒; 金屬棒2進入磁場后就勻速運動。
等效電路圖1
在第二個問題中,金屬棒1仍然固定,金屬棒2在磁場邊界上方h=0.2m處從靜止狀態釋放。 此時,它進行自由落體運動,機械能守恒。 金屬棒2進入磁場后,做加速度減小的加速運動并下落。 一定距離后,以勻速移動。
電磁感應雙桿型號
第三個問題是金屬棒2在磁場邊界上方h=0.2m處從靜止狀態釋放。 此時,它進行自由落體運動,機械能守恒。 當金屬棒2進入磁場時,金屬棒1同時釋放。 此時,金屬棒2加速。 金屬棒1也隨著加速度減小而加速運動,最后以勻速(不同速度)做直線運動。
電磁感應雙桿型號
(2)本題涉及知識點:
電磁感應中的楞次定律、法拉第電磁感應定律、單雙桿模型、機械能守恒定律、牛頓定律、力分析、兩力平衡、閉路歐姆定律、電荷量公式。
(3)本題隱含條件:
電磁感應中的單雙桿模型受到恒定的外力,最終狀態多為勻速。 這種力-動-電,動-電-力,邏輯分析思維模式至關重要。 以后我也會寫一篇這樣的文章。
等效電路圖2
回答流程:
(1)金屬棒2在磁場邊界上方h=0.8m處從靜止狀態釋放法拉第電磁感應原理,直至剛進入磁場。 設剛進入時的速度為V,根據機械能守恒定律,可得
電磁感應雙桿型號
來自法拉第電磁感應定律和歐姆閉路定律
根據法拉第電磁感應定律和閉路歐姆定律
此時,金屬棒2在磁場中以勻速直線運動。 根據機械平衡方程,我們得到
機械平衡方程
(2)金屬棒2在磁場邊界上方h=0.2m處從靜止狀態釋放,直至剛進入磁場。 設剛進入時的速度為V,根據機械能守恒定律,可得
機械能守恒定律
假設金屬棒2從進入磁場到勻速下落的高度為h。 由于金屬棒2最終做勻速直線運動,所以勻速時的速度也等于V。根據能量守恒定律,我們得到
能源守恒定律
來自法拉第電磁感應定律和歐姆閉路定律
閉路歐姆定律
由電荷量公式,結合上述公式,可得
電荷公式
(3)當金屬棒2進入磁場時,金屬棒1同時釋放,雙棒,雙電源。 設金屬棒1的最終速度為V',金屬棒2的最終速度為V,則電路中的總電動勢和合成電流為
合成電動勢和合成電流
金屬棒1和金屬棒2施加的安培力為
電磁感應平衡方程
對于金屬棒1和金屬棒2的受力分析,由牛頓第二定律得到加速度。
牛頓第二定律
運動是等時的并且加速度相等。 據觀察:
電磁感應
總結:
(1)關于電磁感應的綜合題,尤其是單雙桿模型,會經常用到感應電動勢公式、閉路歐姆定律公式、電荷量公式、安培力對應的機械平衡方程、能量守恒、動量定理、一些二級結論需要經常學習和使用,并且經常使用。
(2)電磁感應綜合題幾乎可以綜合高中物理的全部基礎知識。 因此,想要檢查自己知識不足的地方的同學不妨多考一些電磁感應方面的綜合題。
盛開的花朵
寫在最后,祝愿每一位學物理、熱愛科學的人前程似錦!
洛倫茲力做功并引起勻速直線運動; 洛倫茲力不做功并引起勻速圓周運動。
高考物理,刷新一下動量定理和電磁感應相結合的題英語作文,思維升級很有必要。
高考物理中動量守恒定律、能量守恒定律就是這樣運用的,思維升級了。