電磁感應中巧用動量定理求電荷量、時間、位移等——單杆模型之變力衝量微專題(2)

2021-02-18 高中物理科學思維方法教與學

 有種題型需將「電磁感應和動量定理」二者結合求解,還要用到幾個重要結論:

       1、當電路中電流變化時,電流平均電流I與時間t之積等於通過電路某橫截面或某電子元件的電荷量即q=It;

      2、當力是變力時,平均作用力F與時間t之積等於該力在這段時間的衝量即I衝量=Ft;

       3、當閉合電路中部分導體切割磁感線產生感應電流時,通過電路某橫截面的電荷等於磁通量的變化與電路總電阻之比,磁通量變化等於磁感應強度與這部分導體的長度、運動位移之積,即q=BLx/R總;

       在電磁感應現象中,求電荷量q、導體位移x、速度v、時間t等物理量時,可從動量定理切入,與上述結論聯合運用,即可求解。這類題考查的是綜合分析思維能力和靈活解決問題的能力。

      下面這道題還涉及到圖像。圖像題一般要根據題意結合和物理知識,推導橫坐標與縱坐標所對應物理量之間的函數關係式,然後根據關係式確定圖像特徵。

例4如圖所示,水平地面上固定著光滑平行導軌,導軌與電阻R連接,放在豎直向上的勻強磁場中,杆的初速度為v0,不計導軌及杆的電阻,則下列關於杆的速度與其運動位移之間的關係圖象正確的是(  )。

解析:杆在安培力作用下做減速運動,因速度變化,所以電流變化,安培力大小變化,安培力的衝量等於安培力的平均作用力與時間之積。

設水平向右即初速度方向為正方向,在杆從初速度v0減到速度v時,根據根據動量定理有:

即末速度v與位移x是一次函數,斜率為負,所以選C

難點:杆不是做勻減速運動,如果不運用動量定理和變力衝量概念,不知道位移等於平均速度與時間之積,則不易推導出速度與位移之間關係式。

易錯點:沒有進行受力分析和運動分析,認為杆做勻減速運動,從而選A。

相關專題型連結

電磁感應中巧用動量定理求電荷量、時間、位移等——單杆模型之變力衝量微專題(1)

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