第二章电磁感应及其应用——电磁感应中的动力学和能量问题 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

电磁感应中的动力学和能量问题 知识点回顾 楞次定律 楞次定律 右手定则 右手定则的内容 右手定则与楞次定律的关系 右手定则、左手定则、安培定则的区别 楞次定律的内容 楞次定律的应用 “增反减同“的应用 “增缩减扩“的应用 ”来拒去留“的应用 法拉第电磁感应定律 感应电动势 感应电动势的大小 适用于一切电磁感应，多用于计算平均值 适用于B、L、v互相垂直 电磁感应中的综合应用 电磁感应现象中的电路分析 电磁感应中的电荷量问题 电磁感应现象中的综合问题分析 电磁感应中的图像问题 电磁感应定律中的动力学问题 一 1、电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是： (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)用闭合电路欧姆定律求回路中感应电流的大小. (3)分析导体的受力情况(包括安培力). (4)列动力学方程(a≠0)或平衡方程(a＝0)求解. 2、动力学问题 (1)导体的平衡态——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． (2)导体的非平衡态——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分析． v变→F变→a变， 3、 动态分析的基本思路 导 体 受 外 力 运 动 感 应 电 动 势 感 应 电 流 导 体 受 安培力 合力变化 加速度变化 速度变化 临界状态 4、电磁感应现象中的受力与运动分析（先电后力） 【例1】如图所示，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的电阻。一根质量为m电阻为r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，磁场方向垂直斜面向下，导轨的电阻可忽略。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。求： （1）画出杆的受力分析图。 解析： 【例1】如图所示，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的电阻。一根质量为m电阻为r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，磁场方向垂直斜面向下，导轨的电阻可忽略。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。求： （2）加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流和安培力； (2) I= F安= 【例1】如图所示，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的电阻。一根质量为m电阻为r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，磁场方向垂直斜面向下，导轨的电阻可忽略。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。求： （3）当ab杆的速度大小为v时的加速度大小； (4) a=gsinθ- mgsinθ-=ma 【例1】如图所示，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的电阻。一根质量为m电阻为r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，磁场方向垂直斜面向下，导轨的电阻可忽略。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。求： （4）导体棒在下滑过程中做什么样的运动？ ab棒做加速度减小的加速运动，达到最大速度后做匀速直线运动。 v F安 a (4) mgsinθ-=ma 【例1】如图所示，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的电阻。一根质量为m电阻为r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，磁场方向垂直斜面向下，导轨的电阻可忽略。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。求： （5）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值。 (5) mgsinθ-=0 【例2】水平面上有两根相距为L的足够长光滑平行金属导轨 MN 和 PQ ，它们的电阻可忽略不计，在 M 和 P 之间接有阻值为 R的定值电阻。导体棒 ab 垂直导轨放置与导轨接触良好，其质量为m、电阻为 r。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B。开始时，给ab棒一个向右的初速度v，请分析ab棒的运动情况。 ab棒做加速度减小的减速运动，直至停止。 解： 【变式】在上例中如果对ab棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动 （1）请分析ab棒的运动情况；（2）求ab棒可以达到的速度最大