1、电磁感应中的的动力学和能量问题学案一、电磁感应中的动力学问题1、平衡类 解决平衡类问题的基本方法是：确定研究对象；进行受力分析；根据平衡条件建立方程；结合电磁感应规律求解具体问题 例 1 如图所示，线圈每边长0.20，线圈质量 10.10、电阻0.10，砝码质量 20.14线圈上方的匀强磁场磁感强度0.5 ，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为0.20 砝码从某一位置下降，使边进入磁场开始做匀速运动求线圈做匀速运动的速度2、加速类解决加速类问题的基本方法是：确定研究对象（一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体）；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例 2 如图所示，两根
2、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(1)请画出 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针对 1.如图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其一部分处于
3、方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆 MN 成水平沿导轨滑下，在与导轨和电阻 R 组成的闭合电路中，其他电阻不计。当金属杆 MN 进入磁场区后，其运动的速度图像可能是下图中的（ ）二、电磁感应中的能量问题1电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用，导体克服安培力做功此过程中，其他形式的能转化为电能，克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能2电能求解的思路主要有三种(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能；(3)利用电路
4、特征求解：通过电路中所产生的电能来计算例 3 电阻为的矩形导线框，边长L、质量为，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为，如图若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框内产生的焦耳热是 （不考虑空气阻力）针对 2.如图，CDEF 是固定的、水平放置的、足够长的“U”型金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架一个金属棒，在极短时间内给棒一个向右的速度，棒将开始运动，最后又静止在导轨上，则棒在运动过程中，就导轨光滑和粗糙两种情况比较 A. 安培力做的功相等 B. 电流通过整个回路所做的功相等C. 整个回路产生的总热量相等 D. 棒的动能改变量相等针对 3如
5、图所示，固定在水平绝缘平面上且足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻 R，质量为 m 的金属棒(电阻也不计)放在导轨上并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力 F 把 ab 棒从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是( )A恒力 F 做的功等于电路产生的电能B恒力 F 和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力 F 和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和针对 4. 水平放置的平行金属框架宽 L=0.2m，质量为 m=0.1kg 的金属棒 ab 放在框架上，并且与框架的两条边垂直。整个装置放在磁感应强度 B=0.5T，方向垂直框架平面的匀强磁场中，如图所示。金属棒ab 在 F=2N 的水平向右的恒力作用下由静止开始运动。电路中除 R=0.05 外，其余电阻、摩擦阻力均不考虑。试求当金属棒 ab 达到最大速度后，撤去外力 F，此后感应电流还能产生的热量。 （设框架足够长） baR
