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1、解答力电综合题要注意以下两点:1.审题、画草图.对题目的信息进行加工处理,画出示意图(包括受力分析图、运动情景图和轨迹图),借助图示建立起清晰的物理情景.2.选对象,建模型.通过对整个题目的情景把握,选取研究对象,通过抽象、概括或类比等效的方法建立相应的物理模型,并对其进行全面的受力分析.一电磁感应中的电路问题在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源.解决电磁感应中的电路问题的基本思路是:(1)明确哪部分相当于电源,由法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向;(
2、2)画出等效电路图;(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质求解未知物理量.【例1】如图1所示,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触.当金属棒以恒定速度v向右移动,且经过环心O时,求:(1)流过棒的电流的大小和方向及棒两端的电压UMN.(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率.图1解析(1)金属棒过环心时的电动势大小为E=2Bav由闭合电路欧姆定律得电流大小
3、为电流方向从N流向M.路端电压为UMN=(2)全电路的热功率为P=EI=答案(1)(2)N→M二电磁感应中的动力学分析导体切割磁感线运动时产生感应电流,使导体受到安培力的作用,从而直接影响到导体的进一步运动,解决这类问题的基本思路电磁感应过程中往往伴随着多种形式的能量转化,其中克服安培力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程,从功能的观点入手也是解决电磁感应问题的有效途径.题型1电磁感应中的动力学问题【例1】如图2所示,光滑斜面的倾角=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=1m
4、,bc边的边长l2=0.6m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.1Ω,线框通过细线与重物相连,重物质量M=2kg,斜面上ef线(ef∥gh∥ab)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.如果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段时间是匀速的,ef线和gh线的距离s=11.4m(取g=10m/s2).求:题型探究图2(1)线框进入磁场时匀速运动的速度v.(2)ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t.思路点拨线框的运动可分为进入磁场前、进入磁场中、完全进入磁场后三个阶段,分析每个阶段的受力
5、,确定运动情况.解析(1)在线框进入磁场的最初一段时间内,重物和线框受力平衡,分别有Mg=FTFT=mgsin+FAab边切割磁感线产生的电动势E=Bl1v感应电流I=受到的安培力FA=BIl1联立得Mg=mgsin+代入数据得v=6m/s(2)线框进入磁场前做匀加速直线运动对M有:Mg-FT=Ma对m有:FT-mgsin=ma联立解得a==5m/s2该阶段运动时间为t1==s=1.2s在磁场中匀速运动的时间t2=s=0.1s完全进入磁场后线框受力情况与进入磁场前相同,加速度仍为5m/s2s-l2=v
6、t3+at32解得t3=1.2s因此ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t=t1+t2+t3=1.2s+0.1s+1.2s=2.5s答案(1)6m/s(2)2.5s规律总结此类问题中力现象和电磁现象相互联系,相互制约,解决问题首先要建立“动→电→动”的思维顺序,可概括为(1)找准主动运动者,用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向.(2)根据等效电路图,求解回路中电流的大小及方向.(3)分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电路中电学参量的“反作用”,即分析由于导体棒受到安培力,对导体棒运动
7、速度、加速度的影响,从而推理得出对电路中的电流有什么影响,最后定性分析出导体棒的最终运动情况.(4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解.变式练习1如图3(甲)所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.图3(1)由b向a
8、方向看到的装置如图3(乙)所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图.(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小.(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.解析(1)如右图所示重力mg,竖直向下支持力FN,垂直斜面向上安培力F,平行斜面向上(2)当ab杆速度为v时,感应电动势E=BLv①此时电路中电流I=②ab杆受到的安培力F=BIL=③根据牛顿运动定律,有ma=mgsin-F④解①②③④得
