第1节　电磁感应现象 (2).ppt

电磁感应中的力电综合问题,鞍山市鞍钢高中周方,电磁感应中的动力学问题,（2）力学对象,（1）电学对象,内电路,外电路（R）：串、并联关系,全电路：E=I（R+r）,电源：,内电阻（r）,受力分析：F安=BIL,运动分析：,F合=ma,I,E,av,v,解答电磁感应中的动力学问题的相关知识,力学中的有关规律：牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等；电磁学中的有关规律：楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等特别提醒：正确的受力分析和运动过程分析是解答电磁感应中力学问题的关键,例：如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角37的绝缘斜面上，两导轨间距L1m，导轨的电阻可忽略M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量m1kg、电阻r0.2的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度B0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下自图示位置起，杆ab受到大小为F0.5v2(式中v为杆ab运动的速度，力F的单位为N)、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大（g取10m/s2，sin370.6.）(1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并写出推理过程(2)求电阻R的阻值(3)求金属杆ab自静止开始下滑通过位移x1m所需的时间t.,用牛顿运动定律解答电磁感应问题的一般步骤,(1)确定研究对象(导体棒或线圈)，用法拉第电磁感应定律求解电动势大小，用楞次定律判断感应电流的方向；(2)画出等效电路图，求解回路中电流的大小；(3)分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电路中电学参量的制约关系，即分析导体棒受到安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中电流有什么影响，最后定性分析出导体棒的最终运动情况；(4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解,电磁感应中的能量问题,其他形式的能（如：机械能）,其他形式的能（如：内能）,电能,安培力作负功,电流做功,例：如图所示，倾斜的平行导轨处在匀强磁场中，导轨上、下两边的电阻分别为R13和R26，金属棒ab的电阻R34，其余电阻不计则金属棒ab沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中()A安培力对金属棒做的功等于金属棒机械能的减少量B重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增加量CR1和R2发热功率之比P1P212DR1、R2和R3产生的焦耳热之比Q1Q2Q3216,BD,用能量观点解决电磁感应问题的基本思路,确定研究对象、等效电路受力分析运动分析明确哪些力做功及做正功还是负功明确有哪些形式的能量参与转化及如何转化（如滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，可能有机械能参与转化；安培力做负功过程中有其他形式的能转化为电能，安培力做正功的过程中将电能转化为其他形式的能）由动能定理或能量守恒定律求解,电能求解方法,(1)利用克服安培力做功求解：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：通过电路中所消耗的电能来计算,练习：电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J。（取g=10m/s2）求：（1）金属棒在此过程中克服安培力的功W安；（2）金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a。（3）为求金属棒下滑的最大速度Vm，有同学解答如下：由动能定理，。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。,如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，磁感强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面、大小为v的初速度向上运动，最远到达ab的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为则（）A上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B2l2v/RB上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为mv2C上滑过程中电流做功发出的热量为mv2-mgs（sin+cos）D上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2-mgs