1、第4节 电磁感应规律的综合应用(二),1感应电流在磁场中受到 的作用，因此电磁感应问题往往跟 学问题联系在一起解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律)及力学中的有关规律(牛顿运动定律、动能定理等)，分析时要特别注意 、速度v达到 时的特点,安培力,力,a0,最大值,一、电磁感应中的动力学问题,2运动的动态分析,1电磁感应现象的实质是 转化成电能 2感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力 ，将 转化为 ，电流做功再将电能转化为 3电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q.,其它形式的能,做功,其它形式的能,电能,其它形式的能,I2Rt,二、电磁感应中的能量问题,题型一：电磁
2、感应与动力学的综合,例1 (2012天津)如图所示，一对光 滑的平行金属导轨固定在同一水 平面内，导轨间距L0.5 m，左 端接有阻值R0.3 的电阻，一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的均强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后 停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：,(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； (2)撤
3、去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF.,【方法与知识感悟】电磁感应中的动力学问题分析 1两种状态处理 (1)导体处于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)导体处于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,2电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系,例2 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S1.15 m，两导轨间距L0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R1.5 的电阻，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值r0.5 ，质量m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上
4、端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr0.1 J(g取10 m/s2)求： (1)金属棒在此过程中克服安培力做的功； (2)金属棒下滑速度v2 m/s时的加速度a；,题型二：电磁感应与能量的综合,【方法与知识感悟】电磁感应中的能量转化问题 1电磁感应中的能量转化特点 外力克服安培力做功，把机械能或其它能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其它形式的能(如内能)这一功能转化途径可表示为：,2电能求解思路主要有三种 (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：其它形式的能的减少量等于产生的电能 (3)利用电路
5、特征来求解：通过电路中所消耗的电能来计算,例3 如图所示，一矩形金属框架 与水平面成角37，宽L 0.4 m，上、下两端各有一个电阻 R02 ，框架的其它部分电阻 不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0 Tab为金属杆，与框架良好接触，其质量m0.1 kg，电阻r1.0 ，杆与框架的动摩擦因数0.5.杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q00.5 J(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)求： (1)流过R0的最大电流； (2)从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离； (3)在时间1 s内通过ab杆
6、某横截面的最大电荷量,BD,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,【解析】棒加速上升时受到重力，拉力F及安培力根据机械能守恒的条件可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A选项正确,3(2011全国) 如图，两根足够 长的金属导轨ab、cd竖直放置
7、，导 轨间距离为L电阻不计在导轨上 端并接两个额定功率均为P、电 阻均为R的小灯泡整个系统置 于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率,1如图所示，光滑的“U”型金 属导体框竖直放置，质量为m 的金属棒MN与框架接触良好 磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区
8、域后，恰好做匀速运动以下说法中正确的有( ) A若B2B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑 B若B2B1，金属棒进入B2区域后仍将保持匀速下滑,BCD,【巩固基础】,C若B2B1，金属棒进入B2区域后可能先减速后匀速下滑,【解析】金属棒从B1进入B2后速度不能瞬时变化，由于磁场方向发生了变化，产生的感应电流方向发生了变化，但安培力的方向不变,*2.如图所示，水平放置的 光滑平行金属导轨上有一 质量为m的金属棒ab.导轨 的一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动则( ) A随着ab运动速度的增大，其加速度也增大
9、 B外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率 D无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能,CD,3风速仪的简易装置如图甲所示在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速v的变化而变化风速为v1时，测得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为v2，且v2v1，则感应电流的峰值Im、周期T和电动势E的变化情况是( ),A,AIm变大，T变小 BIm变大，T不变 CIm变小，T变小 DIm不变，E变大,*4.如图所示，边长为L的正方形金 属线框在水平恒力F作用下运动， 穿过方向垂直纸面向外的有界匀强 磁场区域，磁场区域的宽度为d(dL) 已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零则线框进入磁场和穿出磁场的过程相比较，有( ) A产生的感应电流方向和大小均相同 B受到的安培力方向相反 C进入磁场过程中通过ab的电荷量等于穿出磁场过程中通过ab的电荷量 D进入磁场过程中产生的热量少于穿出磁场过程中产生的热量,CD,【提升能力】,*5.如图所示，质量为m，边长为L的正方形线框从某一高度自由落下后，通过一高度也为L的匀强磁场区域，不计空气阻力，则线框通过磁场过程中产生的焦耳热( ) A可能大于2mgL B可能等于2mgL C可能小于2mgL D可能为零,ABC,
