DOC《反思电磁感应的教学》

另外,当将线图平面跟磁场的夹角成30°改变为90°时,由于Sin30°=1/2,Sin90°=1,也可以使感应电流增加为原来的两倍,选项D正确.答案选C、D. 注意:此题是电磁感应与恒定电流相结合的一道综合题.计算感应电动势(=N/时,要注意应是N・(r2・Sin30°・/,其中Sin30°不能写掉,这是对磁通量概念的深入考查;

计算电阻R=(L/S时,要区别线圈的半径与导线自身的半径,线圈的面积与导线的横截面积,一旦弄混,将造成错误. 例2.如图4―13所示,一个由金属导轨组成的回路,竖直放在宽广的匀强磁场中,磁场垂直于该回路所在平面,方向向外,其中导线AC可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动,导轨足够长,回路总电阻R保持不变,当AC由静止释放后: A.导体AC的加速度将达到一个与R成反比的极限值 B.导体AC的速度将达到一个与R成正比的极限值 C.回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值 D.回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值 [解析]从四个选项可以看出此题为电磁感应、磁场、电路、力学的一道综合题,而且还要求作出定量的分析. 当AC在重力作用下,向下运动切割磁感线,则产生感应电动势(=BLV(L为AC的长度),则回路中有感应电流I=( / R=BLV/R.而此时AC为处于磁场中的通电直导线,则必受到安培力F=BIL=B2L2V/R,且方向竖直向上,则AC的受力如图4―14所示,其加速度由牛顿第二定律求得,a=(mg-F)/m (m为AC的质量).定性分析可知,V增大,(增大,I增大,F增大,而a减小,但V还在继续增大,最终将使F增大到等于mg,则a=0,速度达到最大值Vm,可见AC是作加速度减小的加速运动,最后达到匀速运动. 由mg=F=B2L2V/R,得: Vm=mgR/B2L2可见B对而A错 最终回路的电流为一恒定值I=mg/BL,故C错 由能量守恒可知,回路中的电功率等于重力做功的 功率,即: P=mgVm=m2g2R/(B2L2),可见D选项正确 答案选BD. 注意:此题的答案与磁场的方向无关,同学们可以 自己试一试.此题的分析解答有严密的思路: AC切割磁感线(使AC受到安培力F(由牛顿 第二定律分析AC的加速度a(分析AC的速度 V变化情况((的变化(I的变化(F的变化(a 的变化.若把上题中的电阻换为一电容器C, 如图4―15所示,框架及棒AC的电阻不计, 试分析AC从静止开始下落的运动性质(加 速度的情况) [解析]此题与上题的不同,在于回路不是闭合回路,有学生认为无感应电流,故AC不受安培力,将做加速度为g的自由落体运动,这是由于未加深入分析而造成的错误. 可将等效电路画为图4―16,AC切割磁感线而产生的 感应电动势(=BLV,可见电容器将会充电,而V增大, (也增大,对C的充电是持续的,故有充电电流I, AC就会受到向上的安培力F,F的计算为一难点. F=BIL=BL=BLCBL=B2L2Ca 由牛顿第二定律,得mg-F=ma 所以:a=mg/(B2L2C+m) 可见,AC杆作匀加速直线运动,且a........