抓“四量”破电磁感应综合题
2016-11-11唐光善
中学物理·高中 2016年10期
唐光善
电磁感应综合题是高考的热点之一,电磁感应综合题不仅涉及电磁感应,还涉及动力学、热学、电场、电路、磁场、图像等许多知识,综合性强,常为计算题,有时也有选择题.
本文从“电量、冲量、动量、能量”四个角度探索电磁感应的综合问题的求解,并提炼出此类问题的突破策略.
1电磁感应中的电量
发生电磁感应现象,会在闭合电路中产生感应电流,设因电磁感应引起通过导体截面的电荷量为q.由q=Δt=ERΔt=nΔΦΔt·RΔt=nΔΦR,可见电磁感应现象中流过导体截面的电荷量与磁通量变化成正比,即q=nΔΦR (式中R为回路的总电阻).
例1如图1所示,两光滑水平放置的平行金属导轨间距为L,电阻不计,左端串有一电阻R,金属杆电阻为r,质量为m,匀强磁场的磁感应强度为B.现杆以初速度v0开始运动,则:
(1)分析杆的运动情况?
(2)从开始到滑行一段距离s(棒仍未停止)这一过程通过金属杆的电量q为多少?
解析(1)杆向右运动切割磁感线,回路中产生感应电流,使杆受向左的安培力,杆做减速运动;速度的减小,导致感应电流减小,感应电流的减小导致安培力、加速度也减小,直至杆静止;以上分析可知杆做加速度不断减小的减速运动,最终会静止在某处.
(2)通过导体棒的电量
q=Δt=R+rΔt=ΔΦt(R+r)Δt=ΔΦR+r(1)
而ΔΦ=BLs(2)
由(1)、(2)解得q=BLsR+r.
突破1磁通量的变化ΔΦ可能是由磁感应强度变化(ΔB)引起,也可能是由闭合磁场的面积变化(ΔS)引起,利用关系式q=nΔΦR,可以建立q、ΔB、ΔS之间的关系,从而对电磁感应综合题做出有效突破.
2电磁感应中的动量和冲量
拓展1例1中,求金属杆在整个运动过程中,通过的电量q为多少?……
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