第三节 电磁感应规律的综合应用.ppt

3．电磁感应中的动力学临界问题 (1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程 中的临界状态，如速度、加速度求最大值或最小值的条件。 4．两种常见类型 如右图所示，两根相距L平行放置的光滑导电轨 道，与水平面的夹角均为α，轨道间有电阻R，处于磁感应强 度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为 r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑。设下滑过程中杆 ab始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长 度，且电阻不计。 (1)杆ab将做什么运动？ (2)若开始时就给ab沿轨道向下 的拉力F使其由静止开始向下 做加速度为a的匀加速运动 (a＞gsin α)，求拉力F与时间t的关系式。 【解题切点】 画侧面受力分析图应用牛顿第二定律是解题关键。 【解析】 (1)金属杆受力如图所示：当杆向下滑动时，速度越来 越大，安培力F安变大，加速度变小。随着速度的变大，加速度 越来越小，ab做加速度越来越小的加速运动，最终加速度变为 零，杆做匀速运动。 (2010·四川理综)如图所示，电阻不计的平行金属导轨固 定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨 静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平 面。现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向 上运动。若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能(　　) A．变为0　　　　 B．先减小后不变 C．等于F D．先增大再减小 由楞次定律可判断出a所受安培力方向沿斜面向下，b所受安 培力沿斜面向上，此时对于金属棒a受力分析如图甲，由牛顿 第二定律得： 【答案】 AB 1．电磁感应中的能量转化特点 外力克服安培力做功，把机械能或其他能量转化成电能； 感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能)。 这一功能转化途径可表示为： 2．电能求解思路主要有三种 (1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培 力所做的功。 (2)利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能。 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。 如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L， 左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的 匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨 上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于 自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运 动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。 (1)求初始时刻导体棒受到的安培力。 (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性 势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产 生的焦耳热Q1分别为多少？ (3)导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运 动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多 少？ 【解题切点】 解答本题时，借助法拉第电磁感应定律及欧 姆定律求出感应电流，然后利用F＝BIL求出安培力，棒 在整个运动过程中，其动能、弹簧弹性势能及电能相互转 化，可利用功能关系或能量守恒求得结果。 【发散思维】 安培力做功，数值上等于产生的电能，电能通 过电流做功，转化为焦耳热或其他形式的能(如机械能)。 3．(2010·上海单科)如右图，宽度L＝0.5 m的光滑金属框架 MNPQ固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B＝0.4 T，方 向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布。将质量 m＝0.1 kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并与框架接 触良好。以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标。金 属棒从x0＝1 m处以v0＝2 m/s的初速度，沿x轴负方向做 a＝2 m/s2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。 求： (1)金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q； (2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函 数关系； (3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电 量q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离 s，以及0.4 s时回路内的电阻R，然后代入 求 解，指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。 【解析】 (1)金属棒仅受安培力作用，其大小 F＝ma＝0.1×2＝0.2 (N) 金属棒运动0.5 m，框架中产生的焦耳热等于其所受安 培力做的功 所以Q＝Fs＝0.2×0.5＝0.1(J) 1．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金 属棒ab以水平速度v0抛出。设在整个过程中，棒的取向不变且 不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大 小变化情况是(　　) A．越来越大