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1、电磁感应现象中的动力学与能量问题,物理组 刘永梅,一、电磁感应中的动力学问题,【例1】如图1所示，导体棒ab可以无摩擦的在足够长的竖直轨道上滑动，整个装置处于匀强磁场中，除电阻R外，其他电阻均不计，则在ab棒下落的过程中，问:,（1）分析导体棒下落过程的受力情况（2)求当导体棒速度为v时，导体棒的加速度a,一、电磁感应中的动力学问题,E=Blv I=E/RF安=,（3）导体棒能达到的最大速度（4）分析导体棒的运动情况，画出导体棒运动的v-t图像。,一、电磁感应中的动力学问题,例2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
2、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(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杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(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,电磁感应中的动力学问题,解决此类问题的主要方法：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向(2)依据闭合电路欧姆定律，求出回路中
3、的电流(3)分析导体的受力情况(4)依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，求解,复习：合外力做功 动能的变化 重力做功 重力势能的变化 除重力之外的其他力做功 机械能的变化,二、电磁感应中的能量问题,二、电磁感应中的能量问题,【例1】如图1所示，导体棒ab可以无摩擦的在足够长的竖直轨道上滑动，整个装置处于匀强磁场中，除电阻R外，其他电阻均不计，则在ab棒下落的过程中，问:（1）哪些力在做功,做什么功？（2)涉及哪些能量转化?,克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；（若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能)如果是安培力做正功，
4、就是电能转化为其他形式的能,二、电磁感应中的能量问题,复习：合外力做功 动能的变化 重力做功 重力势能的变化 除重力之外的其他力做功 机械能的变化 安培力做功 电能的变化,二、电磁感应中的能量问题,如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，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,二、电磁感应中的能量问题,当导体棒下落高度为h时，导体棒速度为
5、v.(1)这个过程中，涉及哪些力做功，以及哪些能量的变化（2）请根据动能定理和能量守恒列出两个等式,动能定理：mghW安=,能量守恒：mgh=+Q,分析求解电磁感应现象中能量问题的一般思路：,(1)分析回路，分清电源和外电路,(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化如：,有摩擦力做功，必有内能产生；,有重力做功，重力势能必然发生变化；,克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；,如果是安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能,(3)列有关能量的关系式,电磁感应中的动力学和能量问题,1如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行金属轨道，
6、上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，导轨及金属杆电阻不计，下列说法错误的是()A如果B增大，将变大B如果变大，将变大C如果R变大，将变大D如果m变大，将变大,当堂训练,A,2、如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A棒的机械能增加量 B棒的动能增加量 C棒的重力势能增加量 D电阻R上放出的热量,A,当堂训练,3、,D,当堂训练,
