法拉第电磁感应定律应用例题解析

高二 物理 选修3-2

法拉第电磁感应定律应用(2)·典型例题解析

【例1】如图17-84所示,MN、PQ为足够长的水平导电轨道,其电阻可以忽略不计,轨道宽度为L,ab,cd为垂直放置在轨道上的金属杆,它们的质量均为m,电阻均为R,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感强度为B.现用水平力拉cd杆以恒定的速率v向右匀速滑动,设两杆与轨道间的动摩擦系数为μ,求ab杆可以达到的最大速度和此时作用在cd杆上水平拉力做功的瞬时功率.

法拉第电磁感应定律应用例题解析

解析:由楞次定律可知,当cd向右匀速运动时,ab也向右运动.

当ab有最大速度vm时,μmg=BIL

I=BL(v t vm t)/ t / t= R RR R

联立①②有:vm=v-2 mgR B2L2

此时作用在cd杆上水平拉力F做功的瞬时功率为P=Fv=(F安+f)v=(BIL+μmg)v

∴ P=2 mgv

点拨:要明确最大速度的条件,分析电路中的电流、安培力和金属棒的运动之间相互影响、相互制约的关系.

【例2】如图17-85所示,两根很长的光滑平行的金属导轨,相距L,放在一水平面内,其左端接有电容C、电阻为R1、R2的电阻,金属棒ab与导轨垂直放置且接触良好,整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,现用大小为F的水平恒力拉棒ab,使它沿垂直于棒的方向向右运动,若棒与导轨的电阻均不计.试求:(1)棒ab的最大速度;(2)若棒达到最大速度以后突然静止,则棒在此瞬间受到的安培力的大小和方向.

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