高中物理 電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題課件 新人教版選修3

電磁感應(yīng)中的

力學(xué)問題和圖象問題知識復(fù)習(xí)1．感應(yīng)電動勢方向的判斷方法？楞次定律、右手定則2．感應(yīng)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(yīng)中的力學(xué)問題例1．質(zhì)量為m、長為L、阻值為r的導(dǎo)體棒ab跨過電阻不計的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上端與一電阻R相連，導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ．重力加速度為g.⑴當(dāng)導(dǎo)體棒沿導(dǎo)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(dǎo)體棒從靜止開始下滑，分析導(dǎo)體棒做何種運動．⑶求導(dǎo)體棒能達到的最大速度vm．⑷導(dǎo)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(dǎo)體棒在軌道上滑動、線框進出磁場等是電磁感應(yīng)中力學(xué)問題的典型，正確地對導(dǎo)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(zhuǎn)化為平面圖有助于分析問題.導(dǎo)體的運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安掊力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復(fù)始地循環(huán).循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導(dǎo)體達穩(wěn)定運動狀態(tài)．經(jīng)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(dǎo)軌豎直放置，相距為L,一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導(dǎo)體棒進入磁場后，流經(jīng)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(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻。求：⑴磁感應(yīng)強度的大小B；⑵電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運動速度的大小v；⑶流經(jīng)電流表電流的最大值．解：⑴電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運動，有BIL=mg解之得⑵電路中的感應(yīng)電動勢E=BLv感應(yīng)電流解以上幾式得⑶由題意知，導(dǎo)體棒剛進入磁場時的電流最大，設(shè)速度為vm．由機械能守恒得感應(yīng)電動勢的最大值Em=BLvm感應(yīng)電流的最大值解之得二、電磁感應(yīng)中的圖像問題電磁感應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(guān)鍵信息，再運用電磁感應(yīng)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(biāo)軸，找出圖象中的特殊點是解決此類問題的關(guān)鍵!例2、如圖甲所示，讓閉合導(dǎo)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(nèi)，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(dǎo)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(chǎn)生的感應(yīng)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(dǎo)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(guān)系如圖（乙）所示，求桿的質(zhì)量m和加速度a．

lRFB甲0481216202428123456F/Nt/s乙解：導(dǎo)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢，E＝Blv②在桿、軌道和電阻的閉合回路中產(chǎn)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(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距0.3m，電阻R=0.4Ω。導(dǎo)軌上靜置一質(zhì)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(dǎo)軌接觸良好并與導(dǎo)軌垂直），通過R的電流I隨時間t變化的關(guān)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(shè)金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，由閉合電路歐姆定律解得：E=0.12V設(shè)金屬桿在2.0s時的速率為