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第四章 电磁感应
习题课3 电磁感应中的动力学及能量问题
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电磁感应中的动力学问题
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[学习目标] 1.[科学思维]综合运用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中的动力学问题. 2.[科学思维]会分析电磁感应中的能量转化问题. 3.[科学思维]能求解电磁感应中的“双杆”模型问题.
1.平衡类问题的求解思路
2.加速类问题的求解思路
(1)确定研究对象(一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体).
(2)根据牛顿运动定律和运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况.
(3)如果导体在磁场中受到的磁场力变化了,从而引起合外力的变化,导致加速度、速度等发生变化,进而又引起感应电流、磁场力、合外力的变化,最终可能使导体达到稳定状态.
【例1】 如图所示,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD,在导轨的A、C端连接一阻值为R的电阻.一根质量为m、长度为L的金属棒ab垂直导轨放置,导轨和金属棒的电阻不计,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ.若用恒力F沿水平方向向右拉金属棒使其运动,求金属棒的最大速度.
[解析] 金属棒向右运动切割磁感线产生动生电动势,由右手定则知,金属棒中有从a到b方向的电流;由左手定则知