高中物理 電磁感應中的力學問題課件 新人教版選修3

電磁感應中的

力學問題和圖象問題知識復習1．感應電動勢方向的判斷方法？楞次定律、右手定則2．感應電動勢大小的計算方法?3．安培力方向的判斷方法？計算公式？左手定則一、電磁感應中的力學問題例1．質量為m、長為L、阻值為r的導體棒ab跨過電阻不計的光滑平行金屬導軌，導軌上端與一電阻R相連，導軌與水平面的夾角為θ．重力加速度為g.⑴當導體棒沿導軌向下運動的速度為v時，求回路中的電流和棒的加速度．⑵若導體棒從靜止開始下滑，分析導體棒做何種運動．⑶求導體棒能達到的最大速度vm．⑷導體棒速度最大時，求整個回路消耗的電功率和電阻R的熱功率．×GNF安導體棒在軌道上滑動、線框進出磁場等是電磁感應中力學問題的典型，正確地對導體棒或線框進行受力分析和運動分析是解決此類問題的前提----將立體圖轉化為平面圖有助于分析問題.導體的運動產生感應電動勢→感應電流→通電導體受安掊力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復始地循環(huán).循環(huán)結束時，加速度等于零，導體達穩(wěn)定運動狀態(tài)．經常利用a=0時速度有最值的特點解題。解后反思:練1．如圖兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L,一理想電流表與兩導軌相連，勻強磁場與導軌平面垂直。一質量為m、有效電阻為R的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導體棒進入磁場后，流經電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻。求：⑴磁感應強度的大小B；⑵電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度的大小v；⑶流經電流表電流的最大值．解：⑴電流穩(wěn)定后，導體棒做勻速運動，有BIL=mg解之得⑵電路中的感應電動勢E=BLv感應電流解以上幾式得⑶由題意知，導體棒剛進入磁場時的電流最大，設速度為vm．由機械能守恒得感應電動勢的最大值Em=BLvm感應電流的最大值解之得二、電磁感應中的圖像問題電磁感應的圖像問題一般有兩大類：一類是根據(jù)已知條件，運用電磁感應規(guī)律分析回路中電動勢E、電流I隨時間t變化的規(guī)律，或是定性分析導體棒(或線框)v-t圖象．另一類是通過E-t、I-t或v-t等圖象給出關鍵信息，再運用電磁感應規(guī)律分析解決問題．根據(jù)題意列E、I或a的表達式，由表達式畫圖象、選圖象是解決此類問題的常用方法．看清圖象的縱橫坐標軸，找出圖象中的特殊點是解決此類問題的關鍵!例2、如圖甲所示，讓閉合導線框abcd從高處自由下落一定高度后進入水平方向的勻強磁場，以cd邊開始進入到ab邊剛進入磁場這段時間內，如圖乙中表示線框運動的速度－時間圖像中有可能的是（）BCD練2、如圖所示，邊長為L的正方形導線框電阻為R，現(xiàn)使線圈以恒定速度v沿x軸正方向運動，穿過垂直紙面向里的勻強磁場區(qū)域，規(guī)定x軸正方向為力的正方向，逆時針方向為電流的正方向．線圈從圖示位置開始運動，則⑴穿過線圈的磁通量隨x變化的圖線為()？⑵線圈中產生的感應電流隨x變化的圖線為()？⑶磁場對線圈的作用力F隨x變化的圖線為()

？×××××××××××××××LL3LxBO123456x/Lx/LAO123456BO123456x/LCO123456x/LDACD例3．如圖（甲）所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)＝0.20m，電阻R＝1.0Ω；有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感強度B＝0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道面向下,現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之從靜止開始做勻加速運動，測得力F與時間t的關系如圖（乙）所示，求桿的質量m和加速度a．

lRFB甲0481216202428123456F/Nt/s乙解：導體桿在軌道上做勻加速直線運動，用v表示其速度，t表示時間，則有v＝at①桿切割磁力線，將產生感應電動勢，E＝Blv②在桿、軌道和電阻的閉合回路中產生電流③桿受到的安培力為F安＝BIl④根據(jù)牛頓第二定律，有F-F安＝ma⑤聯(lián)立以上各式，得⑥由圖線上取兩點代入⑥式，可解得，m＝0.1kg練3．如左圖,電阻不計足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導軌間距0.3m，電阻R=0.4Ω。導軌上靜置一質量為0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個裝置處于B=0.5T豎直向下的勻強磁場中．用力F沿水平方向拉ab，使它由靜止開始運動（桿與導軌接觸良好并與導軌垂直），通過R的電流I隨時間t變化的關系如右圖所示。求桿ab運動2.0s時：⑴桿受到的安培力；⑵桿的速率；⑶已知桿在外力作用下做的是勻加速直線運動，且加速度大小a=0.40m/s2，計算2.0s時外力做功的功率。t/sI/A2.00.10.200.51.01.5aMbQNFRP解：（1）由圖可知2.0s時通過金屬桿ab的電流為0.2A此時金屬桿受到的安培力F安=BIL解得：F安=3.0×10-2N，方向水平向左（2）設金屬桿產生的感應電動勢為E，由閉合電路歐姆定律解得：E=0.12V設金屬桿在2.0s時的速率為