为了利用海洋资源,海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测量海水的流速。假设海洋某处地磁场的竖直分量为 B = 0.5×10 - 4 T ,水流方向为南北流向。如图所示,将两个电极竖直插入此处海水中,且保持两电极的连线垂直水流方向。若两极相距 L = 10m ,与两电极相连的灵敏电压表的读数 U = 2mV ,则海水的流速大小为( )
A . 40m/s B . 4m/s
C . 0.4m/s D . 4×10 - 2 m/s
B
【解析】
【详解】
“ 水流切割地磁场 ” 可类比于我们所熟悉的 “ 单根直导线切割磁感线 ” 的物理模型,由
得
故选 B 。
【点睛】
对于物理过程与我们熟悉的物理模型相似的题目,可尝试使用模型思维法,可使问题快速得到解决。
法拉第电磁感应定律:
导体切割磁感线的两个特例:
的区别与联系及选用原则:
电磁感应中动力学问题的解法:
电磁感应和力学问题的综合,其联系的桥梁是磁场对感应电流的安培力,因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系。
1.分析思路
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。
(2)求回路中的电流。
(3)分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向)。
(4)列动力学方程或平衡方程求解。
2.常见的动态分析这类问题中的导体一般不是做匀变速运动,而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态,故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。同时也要抓好受力情况和运动情况的动态分析,研究顺序为:导体受力运动产生感应电动势一感应电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零.导体达到稳定运动状态。
电磁感应中的动力学临界问题:
(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。
(2)基本思路:
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