恒力、单杆切割的电磁感应问题
如图所示,两条足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨间距为L,电阻不计,导轨最右端接有阻值为R的定值电阻;整个装置处于两种磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场中,虚线为两磁场的分界线。质量均为m的两根金属棒 MN、PQ静止于导轨上,两金属棒接入电路的电阻均为R,与导轨间的动摩擦因数均为μ(设金属棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力),两棒始终与导轨垂直且接触良好。某时刻,用水平向左的恒力F拉MN棒,使其由静止开始运动,直到PQ刚好要滑动的过程中,通过金属棒PQ的电荷量为q,重力加速度大小为g,试求:
(1)PQ刚好要滑动时,金属棒MN的速度大小;
(2)上述过程中金属棒MN在导轨上运动的距离;
(3)上述过程中金属棒 MN产生的焦耳热为多少?
感应的常规题,单杆、电阻、恒力模型。
解决思路几乎程序化了,先转化电路,再分析受力,然后合理选用规律求解。牛顿运动定律、能量、动量这些力学的大招都可能用上,对这些招数一定要熟悉。学完高中物理若不熟悉力学的三大招,会让人怀疑你的物理是不是专业物理老师教的。
电磁感应中动生电动势学生相对比较熟悉,所以本题对判断电流的方向应该不存在问题,通过判断电流的方向,进一步也就知道了流过PQ的电流方向及PQ所受的安培力方向。
实质上,只要对电磁惯性熟悉一点,判断PQ所受的安培力方向是没必要利用左手定则的,MN向左运动,虚线左侧所围面积的磁通量增大,因此为了保持磁通量不变,PQ所受的安培力需向右,才能有保持回路磁通量不变的趋势。
解答第一问,首先需要把电路结构分析清楚。MN为电源,PQ和R为并联关系的两个外电阻。
第二问,MN切割移动的距离和通过干路的电荷量有一定的联系。
第三问有坑了,稍不注意,就错把电流平均值当成有效值了。第二问有了距离,第一问求出了NM的速度解出来,根据能量守恒定律就可求解焦耳热。
Fx理解为外界对系统输入的能量。
本题还可以再问一问F作用的时间,这就把电磁感应中单杆恒力问题彻底搞全了。
各地的三模试题,感觉又回归到基础了,临近高考,抓好基础是重点。经过一段时间难题的考验,好多同学碰到基础题,反而疑虑重重,觉得像打伏击战。说到底,基础知识掌握的还不是那么基础。这也是最近一段时间需要引起警惕的问题,一旦在考试中基础题没拿分,对信心的打击几乎是致命的,就开始怀疑自己,甚至怀疑人生,甚至茶饭不思,进而作妖。从人修炼成神是令人敬佩的,若不小心走火入魔,修成了妖可就麻烦了。
妖是冲动的结果,魔鬼和妖是一类东西,学习是一件很理性的事,需要理智、心静、专注。感觉会做和真的会做是有差距的,凡人的感觉一般是错觉,把自己的错觉当作真觉,还因为这点错觉跟自己过不去,耽误很宝贵的把错觉变为真觉的反思时间。除了证明自己是个有点臭脾气的凡人外,真还证明不了其他了。
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