法拉第电磁感应定律的应用例题解析

高中物理

法拉第电磁感应定律的应用(1)·典型例题解析

【例1】如图17-67所示,两水平放置的、足够长的、平行的光滑金属导轨,其间距为L,电阻不计,轨道间有磁感强度为B,方向竖直向上的匀强磁场,静止在导轨上的两金属杆ab、cd,它们的质量与电阻分别为m1、m2与R1、R2,现使ab杆以初动能EK沿导轨向左运动,求cd杆上产生的热量是多少?(其他能量损耗不计)

法拉第电磁感应定律的应用例题解析

1

解析:ab杆的初速度为v1,EK=m1v12.∴v1=2EK/m1

2

以abcd为系统,系统所受合外力为零,系统总动量守恒,设达到稳定时共同速度为v,则有m1v1=(m1+m2)v系统中产生的热量为:Q=

m21122

mv-(m1+m2)v=E. 2112m1 m2K

ab杆和cd杆可看成串联,故两杆产生的热量为:Q1、Q2,R1R2

∴Q2=

R2QR2m2EK

R1 R2(R1 R2)(m1 m2)

Q1

=Q2

点拨:本题以分析两杆的受力及运动为主要线索求解,关键注意:(1)明确“最终速度”的意义及条件.(2)运用能的转化和守恒定律结合焦耳定律分析求解.

【例2】如图17-68所示,在与水平面成θ角的矩形框架范围内垂直于框架的匀强磁场,磁感应强度为B,框架ad,bc电阻不计,长均为L的ab、cd电阻均为R,有一质量为m,电阻为2R的金属棒MN,无摩擦地平行于ab冲上框架,上升最大高度为h,在此过程中ab部分的焦耳热为Q,求运动过程的最大热功率.

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