8、力电能的综合应用.doc

电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定要受到安培力的作用。因此,要维持感生电流的存在,必须有外力克服安培力做功。在此过程中,其它形式的能转化为电能,当感生电流通过电器时电能又转化成其它形式的能。外力克服安培力做多少功,就有多少其它形式的能转化成电能。同理安培力做多少功,就有多少电能转化成其它形式的能电磁感应的题目往往综合性强,与其他知识联系较多,涉及到力和运动、动量、能量、直流电路、安培力等多方面的知识。主要可分为两类应用:一是受力情况、运动情况的动态分析;二是功能关系的分析。例题分析:例1、两根相距d=,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r=,,速度大小都是V=,. (1)求作用于每条金属细杆的拉力的大小. (2). 解析1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为ε1=ε=Bdv ①由闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度I=(ε1+ε1)/2r ②因拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为 F1=F2=IBd ③由①②③式并代入数据得 F1=F2=(B2d2v)/r=[()2×()2×]÷=×10-2 (2)设两金属杆之间增加的距离为△L,则两金属杆共产生的热量 Q=I2×2r×(△L÷2v) 代入数据得 Q=×10-2焦例2、如图所示,竖直平行导轨间距l=20cm,导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度B=1T。,突然接通电键,不计空气阻力,设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。(g取10m/s2)解析:=gt=8m/s则闭合K瞬间,导体棒中产生的感应电流大小I=Blv/R=4AF=Bil==>mg,ab棒加速度向上,开始做减速运动,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小,当安培F`=mg时,开始做匀速直线运动。此时满足B2l2V/R=mg解得,最终速度v`=mgR/B2l2=1m/s。闭合电键时速度最大为8m/s。例3、在光滑水平面上静止着两小车A和B,在A车上固定着一个强磁铁,总质量为5kg,B车上固定着一个闭合的螺线管,总质量为10kg,,若两车间不发生直接碰撞,最多有多少电能转化成内能解析:在小车B以一定速度向A运动时,螺线管中产生感应电流。A、B两小车相互作用,直到两小车获得相同的速度。该过程中,系统动量守恒,而损失的机械能转化成电能,进而转化成内能对小车B由动量定理:ft=mBv对系统由动量守恒:mBv=(mA+mB)v′由能量守恒:系统产生的内能Q=1/2mBv2-1/2(mA+mB)v′2=、如图所示xoy是光滑水平面,空