第二章++专题++动生电动势+高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册.pptxVIP

第2章动生电动势专题

;一、动生电动势

1.方向

右手定则判断感应电流方向(或电动势方向)

注意：如果B的方向和速度方向不垂直，将B分解，让与速度垂直的分磁场方向垂直穿过掌心.

2.大小

E=BLv

①瞬时电动势(E=?Φ/?t为平均感应电动势)

②B、L和v任意两个均垂直;两点说明

(1)法拉第电磁感应数学形式对应平均感应电动势。动生电动势是瞬时值表达式.教材推导过程中认为导体棒MN做匀速运动，实际上导体棒做变速运动，需要使用微元思想，选取极短时间。最后必须使?t→0才能求得瞬时电动势.教材推导过程约去了?t，没有明显指出?t→0。

(2)适用条件

教材通过示意图表示公式的情境，即磁场方向

、速度方向和导体杆三者均互相垂直，明确

公式使用条件.这种情景是最典型的问题，需

熟练掌握.导体杆相当于电源，标明电源正负极.;3.动生电动势类型

(1)导轨、导体棒模型

(2)闭合线圈模型;4.问题特点

(1)综合性

涉及法拉第电磁感应定律求电动势大小，楞次定律判断电流方向、左手定则判断安培力方向、闭合电路欧姆定律求电流、焦耳定律、受力分析、力和运动关系(牛顿第二定律求加速度)、运动学规律。

(2)多采用定性分析方法

导体棒大多为变加速运动，需采用定性分析寻找物理量之间的关系，找到关键的解决问题条件

(3)使用功能关系、能量守恒定律和动量守恒定律、动量定理

采用定性方法分析变化过程，求解列式计算通常使用能量守恒定律、动量守恒定律和功能关系，集合了物理中复杂规律的使用.;二、典型模型分析

1.具有初速度的导体棒的运动

导轨光滑.由右手定则判断出电流从a到b，安培力水平向左。

电动势E=BdvI=E/(R+r)=Bdv/(R+r)

安培力F=IdB=B2d2v/(R+r)

加速度a=F/m=B2d2v/[m(R+r)]

安培力与速度反向，故速度减小，电动势减小，安培力减小，加速度减小.

动量定理

;2.外力作用下的匀加速直线运动

导轨光滑，无电阻；导体棒无电阻.棒由静止做匀加速运动.

t时刻速度v=at，E=BLv=BLat

I=E/R=BLat/R电流和时间为正比例函数

安培力F安=ILB=B2L2at/R

牛顿第二定律F-F安=ma

外力F=ma+B2L2at/R外力随时间线性变化;3.???体棒电容器模型

磁感应强度为B.质量为m的导体棒由静止开始竖直下落．重力加速度为g，电容为C，导轨间距为L，导轨和导体棒均无电阻.

杆无电阻，电容器电压U=BLv

CU=CBLv，即q=CBLv

两边求导数，i=CBLa

对棒，mg-iLB=ma即mg-CB2L2a=ma

a=mg/(m+CB2L2)棒做匀加速直线运动;4.双导体棒模型

(1)运动同向

回路电动势为两导体棒电动势之差，电流方向

与电动势较大的导体棒形成的电流方向相同.

两导体棒共速时，电动势为零，安培力为零.由动量守恒求出共同速度.系统减少的机械能转化为闭合回路焦耳热.

(2)运动反向

回路电动势等于两导体棒电动势之和，两个导体

棒产生的电流绕向相同.ab棒先向左减速，再向

右加速.两棒系统的动量守恒.由动量守恒定律求

共同速度.对单个导体棒由动量定理求出导体棒

位移.

;三、跟踪训练

1.(多选)如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，间距为l，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，除R外其余电阻不计，则()

A．如果B变大，vm将变大

B．如果α变大，vm将变大

C．如果R变大，vm将变大

D．如果m变小，vm将变大

;2.如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为1m，其左侧用导线接有两个阻值均为1Ω的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为1T的匀强磁场中．一质量为1kg的金属杆MN垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为1Ω，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为10N的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小g＝10m/s2，则当杆的速度大小为3m/s时()

A．杆MN的加速度大小为3m/s2

B．通过杆MN的电流大小为1A，方向从M到N

C．杆MN两端的电压为1V

D．杆MN产生的电功率为1W

;3.如图所示，水平绝缘地面上固定一足够长的光滑U形导轨，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场．将金属棒ab垂直放置在导轨