電磁感應問題是每年高考的一大重點,在高考中經常以綜合性的題目出現,今天先來看電磁感應中的一種綜合性問題----電磁感應與力學問題的結合。
電磁感應與力學問題的結合,主要涉及到的是通電導體在磁場中所受的安培力問題。
其實解決電磁感應中的力學問題,實質上就是力學問題的延續,只是在進行力學問題分析時,除了研究對象收到的常規力:重力、彈力、摩擦力等以外,再加上一個安培力。
電磁感應中產生的感應電流在磁場中將受到安培力的作用,從而影響導體棒(或線圈)的受力情況和運動情況。解決這類力電綜合問題,要將電學、力學中的有關知識綜合起來應用。
常用的規律有:楞次定律、法拉第電磁感應定律、左右手定則、安培力公式及牛頓運動定律、動量定理、動量守恆定律。
解決此類問題的主要方法:
首先要求出導體所受的安培力,包括大小方向
具體步驟是:
1、用楞次定律和法拉第電磁感應定律求出感應電動勢大小與感應電流方向。
2、根據電路知識,求出迴路中的電流大小。
3、根據安培力公式與左手定則求出安培力的大小和方向。
然後就是按照解決力學問題的思路與方法解決問題:
具體步驟是:
1、受力分析,找出物體所受的所有的,畫出受力示意圖(當然包括安培力)
2、根據導體棒運動方向,對力進行正交分解。
3、根據力學規律,列方程求解。
需要強調的是,在解決此類問題時,一定要抓好受力分析與運動情況的分析,因為綜合性的題目,運動狀態相對更複雜一些。
比如:導體受力運動
產生感應電動勢——感應電流——通電導體受安培力——合外力變化——加速度變化——速度變化——周而復始的循環,直到加速度等於0,導體達到穩定運動狀態。
這個穩定狀態往往是解決問題的關鍵所在。
還有一點需要補充:在受力分析時,要學會把立體圖轉換成側面圖來看。
下面來看高考真題:
結 束
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