电磁感应和力学规律的综合应用.ppt

电磁感应和力学规律的综合应用

电磁感应和力学规律的综合应用
一.复习精要※
二.收尾速度问题例1动态分析
例2例3例4P163/1.(89年高考)
三.滑轨问题※例5
四.其它问题P163/例3例6例7
例8例9练习1练习2
高考题选04年上海2204年北京理综23
04年广东1502年江苏、河南综合30
02年上海22电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来应用。例1.水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab的运动情况，并求ab的最大速度。例2.在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC＝L，质量m的金属杆PQ用光滑金属套连接在框架AB和CD上如图.金属杆PQ电阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时：
(1)开始下滑的加速度为多少?
(2)框内感应电流的方向怎样？
(3)金属杆下滑的最大速度是多少?
(4)从开始下滑到达到最大速度过程中重力势能转化为什么能量例3.竖直放置冂形金属框架，宽1m，足够长，一根质量是0.1kg，电阻0.1Ω的金属杆可沿框架无摩擦地滑动.框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强度是0.1T，金属杆MN自磁场边界上方0.8m处由静止释放(如图).求：
(1)金属杆刚进入磁场时的感应电动势；
(2)金属杆刚进入磁场时的加速度；
(3)金属杆运动的最大速度及此时
的能量转化情况.例4.如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4Ω，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8s后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。（g取10m/s2）解:（P163/例1）如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角是θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B.在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑,求ab棒
的最大速度.要求画出
ab棒的受力图.已知ab与
导轨间的滑动摩擦系数
μ,导轨和金属棒的电阻
都不计.解：滑轨问题由楞次定律，感应电流的效果总要阻碍产生感应
电流的原因，1棒向右运动时，2棒也要向右运动。例5.光滑平行导轨上有两根质量均为m，电阻均为R的导体棒1、2，给导体棒1以初速度v运动，分析它们的运动情况，并求它们的最终速度。….B1例6.倾角为30°的斜面上，有一导体框架，宽为1m，不计电阻，垂直斜面的匀强磁场磁感应强度为0.2T，置于框架上的金属杆ab，质量0.2kg，电阻0.1Ω，如图所示.不计摩擦，当金属杆ab由静止下滑时，求：
(1)当杆的速度达到2m/s时，ab两端的电压；
(2)回路中的最大电流和功率.例7如图所示，两根相距为d的足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为R的电阻．在x＞0的一侧存在沿竖直方向的非均匀磁场，磁感强度B随x的增大而增大，B＝kx，式中的k是一常量．一金属直杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动．当t=0时位于x=0处，速度为v0，方向沿x轴的正方向．在运动过程中，有一大小可调节的外力F作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小为ａ，方向沿x轴的负方向．设除外接的电阻R外，所有其他电阻都可以忽略．问：
（1）该回路中的感应电流持续的时间多长？（2）当金属杆的速度大小为v0／2时，回路中的感应电动势有多大？解:例8：水平放置的导轨处于垂直轨道平面的匀强磁场中，今从静止起用力拉金属棒ab，若拉力为恒力，经t1秒ab的速度为v，加速度为a1，最终速度为2v,若拉力的功率恒定，经t2秒ab的速度为v，加速度为a2，最终速度为2v,求a1和a2的关系例9.用长度相同，粗细不同的均匀铜导线制成的两个圆环M和N，使它们从同一高度自由下落，途中经过一个有边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，如图所示．若下落过程中圆环平面始终与磁场方向保持垂直，不计空气阻力，则（）
A.两圆环将同时落地
B.细铜线制成的圆环先落地
C.粗铜线制成的圆环先落地
D.条件不足无法判断练习1、如图所示，矩形线框的质量m＝0.016kg，长L＝0.5m，