1.转化思想及其应用【例1】矩形线圈abcd,长ab=20cm,宽bc=10cm,线圈匝数n=200匝,线圈回路总电阻R=5Ω,整个线圈平面内均有垂直于线框平面的磁场穿过.若该磁场的磁感应强度B随时间的变化规律为B=0
2sin100πtT,如图所示,求1min内回路中产生的焦耳热.(计算时π2=10)物理思想方法与高考能力要求(十三)解析:由于磁场按正弦规律变化,因而回路将产生正弦交变电流,当t=0s、0
02s……回路产生的感应电动势有最大值(相当于在磁感应强度B=0
2T的匀强磁场中,转动矩形线圈,线圈旋转到与中性面垂直),即,感应电动势的有效值为,故回路产生的焦耳热为:答案:3
84×105J2.数理思想解决实际问题【例2】电磁炉专用平底锅和锅壁均由耐高温的绝缘材料制成.起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环(导电环的分布如图所示).导电环所用材料每米的电阻为0
125πΩ,从中心向外第n个同心圆环半径为rn=(2n-1)r1(n=1,2,3,…,7),已知r1=1
当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向的变化磁场,该磁场的磁感应强度B随时间的变化率为100πsinωt,求:(1)半径为r1的导电圆环中感应电流的最大值是多少
(2)假设导电圆环产生的热全部以波长为1
0×10-6m的红外光子辐射出来,那么半径为r1的导电圆环上每分钟辐射出来的光子数是多少
(3)若不计其他损失,所有的导电圆环释放的总功率P是多少
(以上计算中取π2=10,h=6
6×10-34J·s)解析:(1)注意到本题给出的是B随时间的变化率,即根据法拉第电磁感应定律,第n环中的感应电动势的最大值为,第n环的电阻Rn=0
125π·2πrn=2
5rn,因此第n环中电流最大值为Inmax=Enmax/Rn=400rn,将r1=1
0cm=10-2m代入得I1max=