高中物理-電磁感應(yīng)和力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件-新人教版選修3

1、電磁感應(yīng)和力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用第一頁，編輯于星期五：十一點 六分。 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，不僅要應(yīng)用電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左右手定那么、安培力的計算公式等，還要應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運動定律、動量定理、動能定理、動量守恒定律、機械能守恒定律等。要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識綜合起來應(yīng)用。 由于安培力和導(dǎo)體中的電流、運動速度均有關(guān)， 所以對磁場中運動導(dǎo)體進行動態(tài)分析十分必要。第二頁，編輯于星期五：十一點 六分。收尾速度問題動態(tài)分析(1)受力情況分析(安培力是一個變力)

2、(2) 運動情況的分析第三頁，編輯于星期五：十一點 六分。 例1. 在磁感應(yīng)強度為B的水平均強磁場中，豎直放置一個冂形金屬框ABCD，框面垂直于磁場，寬度BCL ，質(zhì)量m的金屬桿PQ用光滑金屬套連接在框架AB和CD上如圖.金屬桿PQ電阻為R，當(dāng)桿自靜止開始沿框架下滑時：(1)開始下滑的加速度為 多少?(2)框內(nèi)感應(yīng)電流的方向怎樣？(3)金屬桿下滑的最大速度是多少?(4)從開始下滑到到達最大速度過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為什么能量QBPCDA解:開始PQ受力為mg, mg所以 a=gPQ向下加速運動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,方向順時針,受到向上的磁場力F作用。IF達最大速度時, F=BIL=B2 L2 vm /R

3、 =mgvm=mgR / B2 L2 由能量守恒定律,重力做功減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為使PQ加速增大的動能和熱能 第四頁，編輯于星期五：十一點 六分。 如以下圖,AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌,兩導(dǎo)軌間的距離為L,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角是.在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.在導(dǎo)軌的AC端連接一個阻值為R的電阻.一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab,質(zhì)量為m,從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,求ab棒的最大速度. 要求畫出ab棒的受力圖.ab與導(dǎo)軌間的滑動摩擦系數(shù),導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計. RCABDba例2高考題 第五頁，編輯于星期五：十一點 六分。解：畫出ab棒的截

4、面受力圖：a BN fmgN=mgcos f=N= mgcos 開始時，ab在mg 和f 的作用下加速運動，v 增大，切割磁感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng)電流I，感應(yīng)電流I又受到磁場的作用力F， F合力減小，加速度a 減小，速度v 增大，I 和 F 增大當(dāng) F+f=mgsin時ab棒以最大速度v m 做勻速運動F=BIL=B2 L2 vm /R = mgsin- mgcosvm= mg (sin- cos)R/ B2 L2 第六頁，編輯于星期五：十一點 六分。例3.如以下圖，豎直平行導(dǎo)軌間距l(xiāng)=20cm，導(dǎo)軌頂端接有一電鍵K。導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好且無摩擦，ab的電阻R=0.4，質(zhì)量m=10g，導(dǎo)軌的電阻不

5、計，整個裝置處在與軌道平面垂直的勻強磁場中，磁感強度B=1T。當(dāng)ab棒由靜止釋放0.8s 后，突然接通電鍵，不計空氣阻力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長。求ab棒的最大速度和最終速度的大小。g取10m/s2Kab第七頁，編輯于星期五：十一點 六分。解:ab 棒由靜止開始自由下落0.8s時速度大小為v=gt=8m/s那么閉合K瞬間，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小IBlv/R=4Aab棒受重力mg=0.1N, 安培力F=BIL=0.8N.因為Fmg，ab棒加速度向上，開始做減速運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流和受到的安培力逐漸減小，當(dāng)安培力 F=mg時，開始做勻速直線運動。此時滿足B2l2 vm /R =mg解得最終速度，vm = mg