专题八电磁感应中的综合问题.ppt

专题八 电磁感应中的综合问题,1电磁感应中的动力学问题 (1) (2),(3)在力和运动的关系中，要注意分析导体受力，判断 导体加速度方向、大小及变化；加速度等于零时，速 度最大，导体最终达到稳定状态是该类问题的重要特 点。,例1 如图甲所示，固定在倾斜面上电阻不计的金属导轨，间距d0.5 m，斜面倾角37，导轨上端连接一阻值为R4 的小灯泡L。在CDMN矩形区域内有垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，CN长为2 m。开始时电阻为1 的金属棒ab放在斜面导轨上刚好静止不动，在t0时刻，金属棒在平行斜面的恒力F作用下，由静止开始沿导轨向上运动。金属棒从图中位置运动到MN位置的整个过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g10 m/s2，sin370.6，cos370.8。求：,(1)通过小灯泡的电流强度； (2)恒力F的大小、金属棒与导轨间的动摩擦因数和金属棒的 质量。,(2)因灯泡亮度不变，故在t4 s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：IIL0.1 A 又因为开始时电阻为1 的金属棒放在斜面导轨上刚好静止不动 mgsinmgcos，tan0.75 恒力大小：FF安2mgsinBId2mgsin0.112m 因灯泡亮度不变，金属棒产生的感应电动势为： E2E10.5 V,答案 (1)0.1 A (2)9.7 N 0.75 0.8 kg,冲关锦囊 由电磁感应的动力学问题中力现象和电磁现象相互联系， 相互制约，解决问题前首先要建立“动电动”的思维顺 序，分析思路可概括为： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向。 (2)根据等效电路图，利用闭合电路欧姆定律求解回路中电流 的大小及方向。 (3)分析导体的受力情况，尤其注意安培力的方向。 (4)列牛顿第二定律或平衡方程求解。,2电磁感应中的能量问题 (1)安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥 梁”，用框图表示如： (2)明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化。如 有摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；安培力做负功，必然有其他形式的能转化为电能。 (3)根据不同物理情景选择动能定理、能量守恒定律或功能 关系，列方程求解问题。,【例2】如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m.轨道的MM端之间接一阻值R=0.40的定值电阻，NN端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、NP平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN重合,现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，(保留两位小数),求：(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向； (2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量； (3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热,【解析】(1)设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为 ，根据动能定理则有 导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势 此时通过导体杆上的电流大小 I=E/(R+r)=3.84A 根据右手定则可知，电流方向为由b向a,(2)设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为，则由法拉第电磁感应定律有 通过电阻R的感应电流的平均值 通过电阻R的电荷量,(3)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第