高中物理 电磁感应中的力学问题课件 新人教版选修3

电磁感应中的

力学问题和图象问题知识复习1．感应电动势方向的判断方法？楞次定律、右手定则2．感应电动势大小的计算方法?3．安培力方向的判断方法？计算公式？左手定则一、电磁感应中的力学问题例1．质量为m、长为L、阻值为r的导体棒ab跨过电阻不计的光滑平行金属导轨，导轨上端与一电阻R相连，导轨与水平面的夹角为θ．重力加速度为g.⑴当导体棒沿导轨向下运动的速度为v时，求回路中的电流和棒的加速度．⑵若导体棒从静止开始下滑，分析导体棒做何种运动．⑶求导体棒能达到的最大速度vm．⑷导体棒速度最大时，求整个回路消耗的电功率和电阻R的热功率．×GNF安导体棒在轨道上滑动、线框进出磁场等是电磁感应中力学问题的典型，正确地对导体棒或线框进行受力分析和运动分析是解决此类问题的前提----将立体图转化为平面图有助于分析问题.导体的运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安掊力→合外力变化→加速度变化→速度变化→周而复始地循环.循环结束时，加速度等于零，导体达稳定运动状态．经常利用a=0时速度有最值的特点解题。解后反思:练1．如图两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L,一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求：⑴磁感应强度的大小B；⑵电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；⑶流经电流表电流的最大值．解：⑴电流稳定后，导体棒做匀速运动，有BIL=mg解之得⑵电路中的感应电动势E=BLv感应电流解以上几式得⑶由题意知，导体棒刚进入磁场时的电流最大，设速度为vm．由机械能守恒得感应电动势的最大值Em=BLvm感应电流的最大值解之得二、电磁感应中的图像问题电磁感应的图像问题一般有两大类：一类是根据已知条件，运用电磁感应规律分析回路中电动势E、电流I随时间t变化的规律，或是定性分析导体棒(或线框)v-t图象．另一类是通过E-t、I-t或v-t等图象给出关键信息，再运用电磁感应规律分析解决问题．根据题意列E、I或a的表达式，由表达式画图象、选图象是解决此类问题的常用方法．看清图象的纵横坐标轴，找出图象中的特殊点是解决此类问题的关键!例2、如图甲所示，让闭合导线框abcd从高处自由下落一定高度后进入水平方向的匀强磁场，以cd边开始进入到ab边刚进入磁场这段时间内，如图乙中表示线框运动的速度－时间图像中有可能的是（）BCD练2、如图所示，边长为L的正方形导线框电阻为R，现使线圈以恒定速度v沿x轴正方向运动，穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，规定x轴正方向为力的正方向，逆时针方向为电流的正方向．线圈从图示位置开始运动，则⑴穿过线圈的磁通量随x变化的图线为()？⑵线圈中产生的感应电流随x变化的图线为()？⑶磁场对线圈的作用力F随x变化的图线为()

？×××××××××××××××LL3LxBO123456x/Lx/LAO123456BO123456x/LCO123456x/LDACD例3．如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20m，电阻R＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B＝0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下,现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之从静止开始做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（乙）所示，求杆的质量m和加速度a．

lRFB甲0481216202428123456F/Nt/s乙解：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用v表示其速度，t表示时间，则有v＝at①杆切割磁力线，将产生感应电动势，E＝Blv②在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流③杆受到的安培力为F安＝BIl④根据牛顿第二定律，有F-F安＝ma⑤联立以上各式，得⑥由图线上取两点代入⑥式，可解得，m＝0.1kg练3．如左图,电阻不计足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距0.3m，电阻R=0.4Ω。导轨上静置一质量为0.1kg、电阻r=0.2Ω的金属杆ab，整个装置处于B=0.5T竖直向下的匀强磁场中．用力F沿水平方向拉ab，使它由静止开始运动（杆与导轨接触良好并与导轨垂直），通过R的电流I随时间t变化的关系如右图所示。求杆ab运动2.0s时：⑴杆受到的安培力；⑵杆的速率；⑶已知杆在外力作用下做的是匀加速直线运动，且加速度大小a=0.40m/s2，计算2.0s时外力做功的功率。t/sI/A2.00.10.200.51.01.5aMbQNFRP解：（1）由图可知2.0s时通过金属杆ab的电流为0.2A此时金属杆受到的安培力F安=BIL解得：F安=3.0×10-2N，方向水平向左（2）设金属杆产生的感应电动势为E，由闭合电路欧姆定律解得：E=0.12V设金属杆在2.0s时的速率为