第二章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題課件高二下學(xué)期物理教科版選擇性

電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題知識(shí)點(diǎn)回顧楞次定律楞次定律右手定則右手定則的內(nèi)容右手定則與楞次定律的關(guān)系右手定則、左手定則、安培定則的區(qū)別楞次定律的內(nèi)容楞次定律的應(yīng)用“增反減同“的應(yīng)用“增縮減擴(kuò)“的應(yīng)用”來(lái)拒去留“的應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小適用于一切電磁感應(yīng)，多用于計(jì)算平均值適用于B、L、v互相垂直電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路分析電磁感應(yīng)中的電荷量問題電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的綜合問題分析電磁感應(yīng)中的圖像問題電磁感應(yīng)定律中的動(dòng)力學(xué)問題一1、電磁感應(yīng)問題往往與力學(xué)問題聯(lián)系在一起，處理此類問題的基本方法是：(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.(2)用閉合電路歐姆定律求回路中感應(yīng)電流的大小.(3)分析導(dǎo)體的受力情況(包括安培力).(4)列動(dòng)力學(xué)方程(a≠0)或平衡方程(a＝0)求解.2、動(dòng)力學(xué)問題

(1)導(dǎo)體的平衡態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析．(2)導(dǎo)體的非平衡態(tài)——加速度不為零．處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析．v變→F變→a變，

3、

動(dòng)態(tài)分析的基本思路導(dǎo)體受外力運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力合力變化加速度變化速度變化臨界狀態(tài)4、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的受力與運(yùn)動(dòng)分析（先電后力）【例1】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m電阻為r的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。求：（1）畫出桿的受力分析圖。解析：【例1】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m電阻為r的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。求：（2）加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流和安培力；(2)

【例1】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m電阻為r的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。求：（3）當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)的加速度大??；(4)

【例1】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m電阻為r的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。求：（4）導(dǎo)體棒在下滑過程中做什么樣的運(yùn)動(dòng)？

ab棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。vF安a(4)

【例1】如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m電阻為r的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。求：（5）求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度的最大值。(5)

【例2】水平面上有兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有阻值為R的定值電阻。導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置與導(dǎo)軌接觸良好，其質(zhì)量為m、電阻為r。整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B。開始時(shí)，給ab棒一個(gè)向右的初速度v，請(qǐng)分析ab棒的運(yùn)動(dòng)情況。ab棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，直至停止。解：【變式】在上例中如果對(duì)ab棒施加一水平向右的恒力F，使其從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)（1）請(qǐng)分析ab棒的運(yùn)動(dòng)情況；（2）求ab棒可以達(dá)到的速度最大值；（1）ab棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。水平向右v水平向右vF安a解：（2）電磁感應(yīng)定律中的能量問題二

1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化其他形式的能量如機(jī)械能電流做功焦耳熱或其他形式的能量電能克服安培力做功★電磁感應(yīng)現(xiàn)象中總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化與守恒，外力克服安培力做多少功，就有多少其他形式能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做多少正功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式能。

2、求解焦耳熱Q的三種方法

例1、

如圖所示，質(zhì)量為m、高為h的矩形導(dǎo)線框在豎直面內(nèi)自由下落，其上下兩邊始終保持水平，途中恰好勻速穿過一有理想邊界、高亦為

h的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，線框在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(

)A．mgh

B．2mghC．大于mgh而小于2mgh

D．大于2mgh

解析：因線框勻速穿過磁場(chǎng)，故在穿過磁場(chǎng)的過程中合外力做功為零，故克服安培力做功為2mgh，產(chǎn)生的內(nèi)能亦為2mgh。故選B。B

例2、如圖所示，長(zhǎng)

l1、寬

l2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣，線圈與磁感線垂直，在將線圈以向右的速度

v勻速拉出磁場(chǎng)的過程中，求：

（1）拉力的大小F。

（2）線圈中產(chǎn)生的電熱Q。例3、如圖所示，一對(duì)平行的粗糙金屬導(dǎo)軌固定于同一水平面上，導(dǎo)軌間距L＝0.2m，左端接有阻值R＝0.3Ω的電阻，右側(cè)平滑連接一對(duì)彎曲的光滑軌道。僅在水平導(dǎo)軌的整個(gè)區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1.0T。一根質(zhì)量m＝0.2kg、電阻r＝0.1Ω的金屬棒ab垂直放置于導(dǎo)軌上，在水平向右的恒力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬棒通過位移x＝9m時(shí)離開磁場(chǎng)，在離開磁場(chǎng)前已達(dá)到最大速度。當(dāng)金屬棒離開磁場(chǎng)時(shí)撤去外力F，接著金屬棒沿彎曲軌道上升到最大高度