專題電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用要點(diǎn)課件

1、專題 電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用第1頁(yè)，共14頁(yè)。一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)態(tài)分析 FbaRMPBNQL【例1】如圖，光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L，在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R 的電阻，在兩導(dǎo)軌間有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電阻為r 的導(dǎo)體棒ab，垂直擱在導(dǎo)軌上?，F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)）。求：ab棒能達(dá)到的最大速度 ? 第2頁(yè)，共14頁(yè)。解：E=BLV-I=E/R+r-F-F安=ma-F安=BLV-當(dāng)F安=F時(shí)，速度最大聯(lián)立以上方程求解得Vm=F（R+r)/B2L2第3頁(yè)，共14

2、頁(yè)?！揪毩?xí)1】如圖所示，AB、CD是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的 AC端連接一個(gè)阻值為 R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，求此過(guò)程中ab棒的最大速度。已知ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計(jì)。第4頁(yè)，共14頁(yè)。【例2】例1中，在恒力F的作用下，ab棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最大速度vm過(guò)程中，若ab棒向右移動(dòng)的距離為d，求這個(gè)過(guò)程中1.通過(guò)電阻R的電量q；2.安培力所做的功；3.回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；4.該過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間t。

3、FbaRMPBNQL第5頁(yè)，共14頁(yè)?！揪毩?xí)2】例1中，若ab棒沒(méi)有受拉力作用，現(xiàn)給棒ab一個(gè)初速度v0，使棒始終垂直框架并沿框架運(yùn)動(dòng)，如圖所示。 求：金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量；回路中產(chǎn)生的熱量；安培力做的功；ab移動(dòng)的距離。v0baRMPBNQL第6頁(yè)，共14頁(yè)。【例3】（2003年全國(guó)理綜新課程卷）如圖所示，兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離l=0.20m。兩根質(zhì)量均為m=0.10kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿

4、的電阻為R=0.50。在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20N的恒力F作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過(guò)t=5.0s，金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2，問(wèn)此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？乙 甲 F第7頁(yè)，共14頁(yè)。解析：設(shè)任一時(shí)刻t兩金屬桿甲、乙之間的距離為x，速度分別為v1和v2，經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間t，桿甲移動(dòng)距離v1t，桿乙移動(dòng)距離v2t，回路面積改變回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路中的電流 桿甲的運(yùn)動(dòng)方程由于作用于桿甲和桿乙的安培力總是大小相等，方向相反，所以兩桿的動(dòng)量(t=0時(shí)為0）等于外力F的沖量聯(lián)立以上各式解并代入數(shù)據(jù)得第8頁(yè)，共14頁(yè)。v0abcd【練習(xí)

5、3】如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)與B垂直的平面中有兩根足夠長(zhǎng)的固定金屬平行導(dǎo)軌，在它們上面橫放兩根平行導(dǎo)體棒ab、cd構(gòu)成矩形回路，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，質(zhì)量為m，電阻為R，回路部分導(dǎo)軌電阻可忽略，棒與導(dǎo)軌無(wú)摩擦，不計(jì)重力和電磁輻射，且開(kāi)始時(shí)圖中左側(cè)導(dǎo)體棒靜止，右側(cè)導(dǎo)體棒具有向右的初速v0，試求兩棒之間距離增長(zhǎng)量x的上限和該過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱。第9頁(yè)，共14頁(yè)。1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析 ：2.兩個(gè)常用推論：外力F作用金屬桿切割磁感線E感I感F安（F恒定）v(E感=BLV)(F安=BLI)阻礙切割運(yùn)動(dòng) 推論2 推論1第10頁(yè)，共14頁(yè)。3安培力的功和電能變化的特定對(duì)應(yīng)關(guān)系：其他能 電能安培力做功第11頁(yè)，共14

6、頁(yè)?！纠?】如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻R，導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì)。斜面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m，電阻可不計(jì)的金屬棒ab，原先靜止，現(xiàn)在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導(dǎo)軌上滑。當(dāng)金屬棒ab上升h高度時(shí)，速度達(dá)到v ，如圖所示。在這過(guò)程中，求：作用于金屬捧上的合力所作的功；導(dǎo)體棒克服安培力所做的功；電阻R上發(fā)出的焦耳熱；如果已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求這一過(guò)程流過(guò)電阻R的電量q和經(jīng)歷的時(shí)間t。第12頁(yè)，共14頁(yè)?！纠?】將例4中在左端的電阻R換為一電容為C的電容器，金屬棒ab的電阻可忽略，其他條件不變，如圖所示。求金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)電容器的帶電量和電容器所儲(chǔ)存的能量（不計(jì)電路向外界輻射的能量）?！舅伎肌坷?中，若開(kāi)始時(shí)金屬棒ab靜止，現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的運(yùn)