电磁感应中的动力学问题和能量问题 .PPT

(2)根据Q=I 2Rt∝R 在棒下滑的整个过程中金属棒中产生的热量 ④ 设棒到达底端时的速度为v m,根据能的转化和守恒 定律,得 mgLsin = ⑤ 解得v m=4 m/s ⑥ (3)棒到底端时回路中产生的感应电流 根据牛顿第二定律有mg sin -BI md=ma ⑧ 解得a=3 m/s2 ⑨ 答案 (1)0.6V (2)4 m/s (3)3m/s2 ⑦ 本题共10分.其中①②③④⑥⑦⑧⑨式各1分, ⑤式2分. 【导析】 1.本题综合考查电磁感应、牛顿运动定律、能量的转化与守恒定律等，解答的关键是对金属框进行正确的受力分析，弄清楚能量的转化情况. 2.对导体棒或线框受力分析时，安培力是它们受到的其中一个力，因此分析导体棒或线框的运动规律时，方法与力学中完全相同，但必须注意的是，安培力是个容易变化的力，其大小和方向都可能随着速度的变化而变化. 【评分标准】 你们好 1.5 电磁感应中的动力学问题和能量问题 一、感应电流在磁场中所受的安培力 1.安培力的大小:F=BIL= 2.安培力的方向判断 (1)右手定则和左手定则相结合,先用 确定感应电流方向,再用 判断感应电流所受安 培力的方向. (2)用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一 定和导体切割磁感线运动的方向 . 右手定则 左手定则 相反 点拨 1.由F= 知,v变化时,F变化,物体所受合外力 变化,物体的加速度变化,因此可用牛顿运动定律进 行动态分析. 2.在求某时刻速度时,可先根据受力情况确定该时 刻的安培力,然后用上述公式进行求解. 二、电磁感应的能量转化 1.电磁感应现象的实质是 和 之间的转化. 2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 ,将 的能转化为 ,电流做功再 将电能转化为 . 3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为 . 其他形式的能 电能 做功 其他形式 电能 内能 Q=I2Rt 特别提醒 在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题 时,要注意分析安培力做功的情况,因为安培力做的 功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”. 简单表示如下:电能 其他形式能. W安﹥0 W安﹤0 热点一 对导体的受力分析及运动分析 从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律.基本方 法是:受力分析→运动分析(确定运动过程和最终的 稳定状态)→由牛顿第二定律列方程求解. 运动的动态结构: 这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零,导 体达到平衡状态.在分析过程中要抓住a=0时速度v达 到最大这一关键. 热点聚焦 特别提示 1.对电学对象要画好必要的等效电路图. 2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示 意图. 热点二 电路中的能量转化分析 从能量的观点着手,运用动能定理或能量守恒定律. 基本方法是: 受力分析→弄清哪些力做功,做正功还是负功→明确 有哪些形式的能参与转化,哪些增哪些减→由动能定 理或能量守恒定律列方程求解. 例如,如图1所示,金属棒ab沿导轨 由静止下滑时,重力势能减少,一 部分用来克服安培力做功转化为 感应电流的电能,最终在R上转化 为焦耳热,另一部分转化为金属棒 的动能.若导轨足够长,棒最终达到稳定状态匀速运 动时,重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转 化为感应电流的电能.因此,从功和能的观点入手,分 析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,是解决电磁 感应问题的重要途径之一. 图1 题型1 电磁感应中的动力学问题 【例1】 如图2所示,光滑斜面的倾角 =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线(ef∥gh∥ab)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,进入磁场最初一段时间是匀速的,ef 线和gh线的距离s=11.4 m(取g=10 m/s2).求: 题型探究 图2 （1）线框进入磁场时匀速运动的速度v. (2 ) ab边由静止开始运动到gh线所用的时间t. (1