提高班上课：电磁感应中的动力学问题

1、电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题用用“四步法四步法”分析电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题(1)进行进行“源源”的分析的分析分离电源分离电源，求出电源的参数，求出电源的参数E和和r.(2)进行进行“路路”的分析的分析分析电路结构，明确串、并联的关系分析电路结构，明确串、并联的关系，(3)“力力”的分析的分析分析研究分析研究对象的对象的受力受力情况情况。(4)进行进行“运动运动”状态的分析状态的分析判断判断出正确的运动模型出正确的运动模型. 能量分析能量分析：分析运动过程中各力做功情况，明确能量转化形式：分析运动过程中各力做功情况，明确能量转化形式.规律分析规律分析：根

2、据牛顿第二定律、运动学方程、动能定理、能量守：根据牛顿第二定律、运动学方程、动能定理、能量守恒定律恒定律 、动量定理动量定理、动量守恒定律。动量守恒定律。方法感悟规律总结：1，涉及焦耳热求解方法：基本公式，动能定理或能量守恒（注意区别），克服安培力做功2，涉及电量的求解方法：q=It, q= n/R总3，涉及时间的求解方法：运动学公式，W=Pt，Ft=mv基本模型一单杆(1)“源源”(2)“路路”(3)“力力”(4)“运动运动”能量分析能量分析：规律分析规律分析：基本模型一单杆(1)“源源”(2)“路路”(3)“力力”(4)“运动运动”能量分析能量分析：规律分析规律分析：基本模型一单杆(1)“

3、源源”(2)“路路”(3)“力力”(4)“运动运动”能量分析能量分析：规律分析规律分析：基本模型二双杆(1)“源源”(2)“路路”(3)“力力”(4)“运动运动”能量分析能量分析：规律分析规律分析：(1)“源源”(2)“路路”(3)“力力”(4)“运动运动”能量分析能量分析：规律分析规律分析：基本模型二双杆特例感生电动势问题中电路里能量来源是磁场能转化为电能特殊模型221BLE 4.如图7所示，MN、PQ为间距L0.5 m的足够长平行导轨，NQMN.导轨平面与水平面间的夹角37，NQ间连接有一个R5 的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B01 T.将一根质量为m0.05 kg的金属

4、棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.5，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，cd距离NQ为s2 m.问：(sin 370.6，cos 370.8)图7题组阶梯突破题组阶梯突破(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流是多大？图7解析解析达到稳定速度时，有FB0IL由平衡条件有mgsin Fmgcos 答案答案0.2 A解析答案(2)金属棒达到的稳定速度是多大？解析解析 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为EB0Lv答案答案2 m/s解析答案(3)当金属棒滑行至cd处时

5、回路中产生的焦耳热是多少？解析解析 根据能量守恒得，减小的重力势能转化为动能、克服摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热，则有答案答案0.1 J解析答案返回5.形状如图5所示的光滑导轨EF、GH等高平行放置，E、G间宽度为F、H间宽度的2倍，虚线右侧导轨水平且处于竖直向上的匀强磁场中.ab金属棒的质量为2m、cd金属棒的质量为m，现让ab从离水平轨道h高处静止下滑，设两种不同间距的导轨都足够长.求：图5(1)ab、cd棒的最终速度；解析答案解析解析ab自由下滑，机械能守恒：由于ab、cd串联在同一电路中，任何时刻通过的电流总相等，金属棒有效长度关系为Lab2Lcd故它们所受的磁场力关系为Fab2F

6、cd在磁场力作用下，ab、cd各做变速运动，产生的感应电动势方向相反，当EabEcd时，电路中感应电流为零，安培力为零，ab、cd运动趋于稳定，解析答案ab、cd受安培力作用，动量均发生变化，由动量定理得：Fabt2m(vvab)Fcdtmvcd(2)全过程中产生的焦耳热.解析解析 根据系统的总能量守恒可得：返回解析答案2.(201510月浙江选考)如图4甲所示，质量m3103 kg的“ ”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“ ”形框的水平细杆CD长l0.20 m，处于磁感应强度大小B11.0 T、方向水平向右的匀强磁场中.有一匝数n300匝、面积S0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连.

7、线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图乙所示.图4题组阶梯突破题组阶梯突破(1)求00.10 s线圈中的感应电动势大小；答案答案30 V解析答案(2)t0.22 s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向；解析解析 电流方向CDB2方向向上答案答案 电流方向CDB2方向向上解析答案(3)t0.22 s时闭合开关K，若安培力远大于重力，细框跳起的最大高度h0.20 m，求通过细杆CD的电荷量解析答案由动量定理Ftmv0安培力FIB1lQItv22gh答案答案 0.03C例2(2016浙江10

8、月学考22)为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系，小明设计了如图5所示的装置.半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l、电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO 上， 由电动机A带动旋转.在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面，大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场.另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内，并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触，导轨间距为l，底部接阻值也为R的电阻，处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中.图5从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”型导轨连接.当开关S断开，棒cd静止时，弹簧伸长量为x0；当开关S闭合，电动机以某一转速匀速转动，棒cd再次静止时，弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度).不计其余电阻和摩擦等阻力，求此时