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2019创新设计高中物理第十章 教你审题

2019创新设计高中物理第十章 教你审题

电磁感应问题的综合应用

应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与解决纯力学问题的分析方法相似,动力学中的物理规律在电磁学中同样适用,分析受力时只是多了个安培力或电场力或洛伦兹力。

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【典例】 (20分)如图,电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON 与M ′O ′N ′均固定在竖直面内,二者平行且正对,间距为L =1 m ,构成的斜面NOO ′N ′与MOO ′M ′跟水平面夹角均为α=30°,两边斜面均处于垂直于斜面的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B =0.1 T 。t =0时,将长度也为L ,电阻R =0.1 Ω的金属杆ab 在轨道上无初速度释放。金属杆与轨道接触良好,轨道足够长。(g 取10 m/s 2,不计空气阻力,轨道与地面绝缘)求:

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(1)t 时刻杆ab 产生的感应电动势的大小E ;

(2)在t =2 s 时将与ab 完全相同的金属杆cd 放在MOO ′M ′上,发现cd 恰能静止,求ab 杆的质量m 以及放上杆cd 后ab 杆每下滑位移x =1 m 回路产生的焦耳热Q 。

教你审题

1.读题→抓关键点→提取信息

(1)“光滑弯折金属轨道”――→隐含不计杆与轨道间摩擦力

(2)“与ab 完全相同的金属杆cd ”――→隐含杆ab 、cd 的电阻、质量均相同

(3)“cd 恰能静止”――→隐含cd 受力平衡,那么ab 杆受力也平衡

2.再读题→过程分析→选取规律

2019创新设计高中物理第十章 教你审题

规范解答

(1)只放ab杆在导轨上,ab杆做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得mg sin α=ma①(2分)

t时刻速度为v=at②(1分)

由法拉第电磁感应定律得E=BLv③(2分)

联立解得E=0.5t V④(1分)

(2)t=2 s时ab杆产生的感应电动势的大小

E=0.5t V=1 V⑤(1分)

回路中感应电流I=E

2R⑥(2分)

解得I=5 A⑦(1分)

对cd杆,由平衡条件得mg sin 30°=BIL⑧(2分)

解得m=0.1 kg⑨(2分)

因为ab、cd杆完全相同,故ab杆的质量也为m=0.1 kg⑩(1分)

放上cd杆后,ab杆受力也平衡,做匀速运动,对ab、cd杆组成的系统根据能量守恒定律得

Q=mgx sin 30°?(3分)

解得Q=0.5 J?(2分)

答案(1)0.5t V(2)0.1 kg0.5 J