4.5 专题 电磁感应中的动力学问题 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-2

电磁感应中的动力学问题 电磁感应问题中电学对象与力学对象的相互制约关系 (4)列动力学方程或平衡方程求解． (3)分析研究导体受力情况(包括安培力)． (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向． (2)用闭合电路的欧姆定律求回路中的感应电流的大小和方向． 处理此类问题的基本方法 (2)导体处于非平衡状态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析． 两种状态 (1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析． V E= (R+r) E=BLV 临界状态分析 电磁感应中的动力学临界问题 如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求： (1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； (2)电阻的阻值． 跟我走 大显身手 例1 太 明 论 理 思路历程 一看导轨 二看杆 三看磁场 四看电路 五看力和运动 怎样放置 是否粗糙 有无电阻 怎样放置 是否粗糙 有无电阻 磁场与导轨之间的关系 哪里是电源 哪里有电阻 怎样连接 受哪些力 做什么运动 如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求： F的恒定拉力 由静止开始 保持匀速运动 (1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； E=BLV 匀加速运动末速度 V (2)电阻的阻值 E= (R+r) E=BLV 匀速 W W W. COME Who Where Why 一起来 简单 直接 明白 W W W. COME 一起来 Who Where Why 简单 直接明白 对某某，从某某到某某，由某某 由牛二律 由牛三律 由动能定理或由动量定理 由动量守恒或由能量守恒 或匀速或匀变速或匀速圆周运动或类平抛 或直接判断结果或临界条件（如恰好到某点、最大速度等） 规范书写 对某某 从某某到某某 由某某 精 彩 解 析 如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，R＝0.3 Ω的电阻接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、接入电路的电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中ab棒始终保持与导轨垂直且接触良好．(g＝10 m/s2) (1)分析导体棒的运动性质； (2)求导体棒所能达到的最大速度； (3)试定性画出导体棒运动的速度－时间图象． 跟我走 大显身手 例2 L,m,r, f V E=BLV 最大速度a=0 E= (R+r) 太明论理 精 彩 解 析 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的定值电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(重力加速度为g) (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流大小及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值． V E=BLV 最大速度a=0 E= R 太明论理 mg 跟我走 大显身手 例3 精 彩 解 析 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的定值电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，它们之间的摩擦因素为．(重力加速度为g