电磁感应与力学综合类型题.doc

【知识点详解】 1. **电磁感应定律**：题目中提到的导体杆MN在匀强磁场中以速度υ沿导轨匀速运动，这涉及到法拉第电磁感应定律。根据这个定律，当导体切割磁感线时，会在导体两端产生电动势，电动势的大小等于磁感应强度B、切割磁感线的有效长度（速度υ乘以导体长度l）以及切割速度υ的乘积，即E=Blυ。因此，MN两端的电压U=E=Blυ。 2. **楞次定律**：题目中并未直接提及楞次定律，但它隐含在电流方向的判断中。根据楞次定律，感应电流的方向总是使得原有的磁通量变化的趋势受到阻碍。当MN移动时，导轨上的感应电流方向应使磁通量减少，所以电流会从产生感应电动势的负极流向正极，即从d到b，故答案是B。 3. **安培力与洛伦兹力**：在问题2中，金属杆ef在匀强磁场中以速度v运动，受到的安培力等于电流I乘以磁感应强度B再乘以杆的长度l，即F=BIl。由于杆ef匀速运动，安培力与外力平衡，故安培力大小等于Rlv，方向与速度相反，选择项A正确。 4. **能量转化与守恒**：问题3和4讨论了在不同摩擦条件下，金属棒在磁场中运动的情况。在金属棒运动过程中，无论是光滑还是粗糙的导轨，机械能都会转化为热能，即通过电流做功发热。因此，整个回路产生的热量相等，选项A和C正确。而安培力对棒的功取决于摩擦力，因此可能不相等；电流做功也会导致能量转换，但不一定是相等的，因为摩擦力会影响电流的大小和时间。 5. **机械能与电能转化**：问题5中，金属棒ab在下滑过程中，重力势能转化为电能，这是因为棒切割磁感线产生了感应电动势，进而形成电流。当棒达到稳定速度后，重力势能的减少将全部转化为电阻R的热能，因此选项C正确。选项A错误，因为棒下落过程中克服安培力做功，机械能不守恒；选项B仅考虑到达稳定速度前，不全面；选项D中，当棒达到稳定速度后，安培力做功为零，但并不表示不再对ab做功。 6. **动态电路分析**：问题6中，AC导体在磁场中上下滑动，随着速度的改变，感应电动势和感应电流也会变化。当AC速度稳定时，其重力势能的减少将转化为电阻R的热能，且此时安培力与重力平衡。AC的最终速度与阻值R成反比，因为由mg=BIL可知，速度v=mg/(BI)，而I=BLv/R，联立可得v=R/(B^2L)。因此，选项C正确。 7. **电磁动力学分析**：在问题7中，导体棒ab在重力作用下加速下落，接通电键后，产生的感应电流会使棒受到向上的安培力，当这个力等于重力时，棒将达到最终速度v'，此时v'=mg/(BR^2)。棒的最大速度发生在接通电键瞬间，此时棒的速度v=gt，所以最大速度为8 m/s。 8. **倾斜面问题**：问题8中的金属杆ab在斜面上下滑，同样涉及电磁感应和力学的结合。杆沿斜面下滑时，由于磁场的作用，会产生感应电动势和电流，杆受到向上的安培力。当安培力与重力沿斜面分量平衡时，杆将匀速下滑。在此过程中，系统的能量转换类似于前面的问题，重力势能转化为热能。 这些题目都考察了电磁感应与力学的综合应用，包括电磁感应定律、楞次定律、安培力、能量转化、动态电路分析、电磁动力学和倾斜面问题的解决。理解这些知识点对于解决复杂的物理问题至关重要。