9-10-热点突破：电磁感应中的动力学问题分析报告.ppt

热点突破： 电磁感应中的动力学问题 第九章 电磁感应 Blv Blv 一、电磁感应中的动力学问题的解题思路 2.安培力的方向判断 一．所用知识及规律 3.牛顿第二定律及功能关系 (1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件列式分析． (2)导体处于非平衡态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析． 二、两种状态及处理方法 三、电学对象与力学对象的转换及关系 【例1】如图示,竖直平面内有一宽L＝1 m、足够长的光滑矩形金属导轨,电阻不计.在导轨的上、下边分别接有电阻R1＝3 Ω和R2＝6 Ω.在MN上方及CD下方有垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B＝1 T.现有质量m＝0.2 kg、电阻r＝1 Ω的导体棒ab,在金属导轨上从MN上方某处由静止下落,下落过程中导体棒始终保持水平,与金属导轨接触良好.当导体棒ab下落到快要接近MN时的速度大小为v1＝3 m/s。不计空气阻力，g取10 m/s2。 (1)求导体棒ab快要接近MN时的加速度大小; (2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后,棒中的电流大小始终保持不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h； (3)若将磁场Ⅱ的CD边界略微下移,使导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时速度大小变为v2＝9 m/s,要使棒在外力F作用下做a＝3 m/s2的匀加速直线运动,求所加外力F随时间t变化的关系式。 【拓展延伸】(1)在例1中，当导体棒进入磁场Ⅱ且电流恒定不变时，a、b两点间的电势差大小是多少？ (2)在例1第(3)问中，请画出0～1.6 s内外力F与时间t的关系图象。 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下： 【变式训练1】 如图示,光滑斜面的倾角α＝30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1＝1 m，bc边的边长l2＝0.6 m,线框的质量m＝1 kg,电阻R＝0.1 Ω,线框通过细线与重物相连,重物质量M＝2 kg,斜面上ef(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B＝0.5 T,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间做匀速运动,ef和gh的距离s＝11.4 m,(取g＝10 m/s2),求: (1)线框进入磁场前重物的加速度； (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v； (3)ab边由静止开始到运动到gh处所用 的时间t； (4)ab边运动到gh处的速度大小及在线 框由静止开始运动到gh处的整个过程 中产生的焦耳热． 物理过程：匀加速直线运动?匀速直线运动?匀加速直线运动 【备选】如图甲所示，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1＝1 m，bc边的边长l2＝0.6 m，线框的质量m＝1 kg，电阻R＝0.1 Ω，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F＝10 N．斜面上ef线(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙的B-t图象所示，时间t是从线框由静止开始运动时刻起计时的．如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离x＝5.1 m，取g＝10 m/s2.求： (1)线框进入磁场前的加速度； (2)线框进入磁场时匀速运动的速度v； (3)线框整体进入磁场后，ab边运动到gh线的过程中产生的焦耳热． 审题提示 【跟踪训练】如图示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计.有一垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始,将开关S断开,让ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是(　　)． 电键闭合后，导线棒中产生感应电流，应判断通电导体棒所受安培力与其重力的大小关系. 【跟踪训练】 如图处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L＝1 m.导轨平面与水平面成θ＝37°角,下端连接阻值为R＝4 Ω的电阻.匀强磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B＝1 T.质量m＝0.4 kg、电阻r＝1 Ω的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直且接触良好,它们间的动摩擦因数μ＝0.25,金属棒以初速度v0＝20 m/s沿导轨滑下, g＝10 m/s2， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求： (1)金属棒沿导轨下滑的最大加速度； (2)金属棒下滑时电阻R消耗的最小功率． mg BIl FN θ v B 1.分析金属棒下滑过程中,所受各力及变化情况，确定合力、加速度方向及变化，找出加速度最大的位置. 2. 金属棒下滑过程中，判定电路电流变化情况，金属棒速度最小时，R消耗功率