專題：電磁感應中的力學能量問題
——導體棒切割型別
【複習目標】
理解和掌握電磁感應現象中的電路分析、動力學分析和能量分析的基本思路和方法。進一步突出「牛頓運動定律」和「能量轉化守恆」這兩大力學主線在解決物理問題中的地位和作用。
【複習方法】模型講授總結歸納
【複習過程】
一 、知識方法分析：
1、電路： 導體棒相當於電源，分析電路結構 ；
2、力：受力分析，畫出受力平面圖 ；
3、運動： 根據受力情況分析導體運動過程；
4、迴圈制約關係：導體受力運動產生感應電動勢→感應電流→通電導體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應電動勢變化……,周而復始地迴圈,迴圈結束時,加速度等於零,導體達到穩定運動狀態.要抓住a=0時速度v達最大值的特點.
5、能量關係：安培力做負功→電能→內能；摩擦力做負功→內能；用動能定理或能量守恆列方程求解
二 、知識方法應用：
例1、如圖所示，在豎直向下的磁感應強度為的勻強磁場中，有兩根水平放置相距且足夠長的平行金屬導軌、，在導體的端連線一阻值為的電阻，一根垂直於導軌放置的金屬棒，質量為，導軌和金屬棒的電阻及它們之間的摩擦不計，若用恒力沿水平向右拉棒運動，求金屬棒的最大速度。
解析：當棒的合力為零時有最大速度，受力如圖：
由平衡：
由閉合電路歐姆定律：
由1 2 兩式解得：
★拓展1: 如果棒與導軌之間的動摩擦因數為，其它條件均不變，則棒的最大速度為多少？
解析：當棒的合力為零時有最大速度，即
則：★拓展2: 在「拓展1」中如果電阻換成額定電壓為u、額定功率為p的小燈泡，且金屬棒在導軌間的電阻為r，那麼需要施加多大的外力才能使燈泡亮度趨於穩定且正常發光？
解析：當棒速度達到最大時，燈泡亮度穩定，
燈泡正常發光有：，
電燈電阻，
所以★拓展:3:若將題1的導軌平面變成與水平面成角的傾斜軌，如下圖所示，磁感應強度與導軌平面垂直且方向向上，棒電阻為r，使其由靜止開始下滑，求導體棒下滑的最終速度及電阻r發熱的最終功率分別為多少?
拓展4，若將3中的導軌豎直放置，其他條件不變，導體棒與導軌接觸良好，磁場的方向垂直於迴路平面向外．當導體從靜止開始下落後，求：
（1）試定性分析ac下落的整個運動過程；
（2）導體ac下落的穩定速度；
（3）若導體從靜止達到穩定速度過程中下降高度h，求轉化出的內能；
（4）導體穩定後電路的熱功率。
（5）若在r處加一開關k，導體棒下落時間t後再合上k，則導體棒的運動可能會怎樣？
例2：如圖甲所示,空間存在b=0.5 t方向豎直向下的勻強磁場,mnpq是放在同一水平面內的平行長直導軌,其間距l=0.
2 m,r是連在導軌一端的電阻,ab是跨接在導軌上質量m=0.1 kg的導體棒.從零時刻開始,對ab施加乙個大小為f=0.
45 n方向水平向右的恆定拉力,使其從靜止開始沿導軌運動,此過程中棒始終保持與導軌垂直且良好接觸,圖乙是棒的速度—時間關係圖象,其中ao是圖象在o點的切線,ab是圖象的漸近線.
(1)除r以外,其餘部分的電阻均不計,求r的阻值;
(2)當棒的位移為100 m時,其速度已經達到10 m/s,求此過程中電阻上產生的熱量.
解析:(1)由圖象可知,導體棒剛運動時,加速度a=2.50 m/s2,設它受的摩擦力為f.由牛頓運動定律得
f=f+ma 解得:f=0.2 n
導體棒勻速運動時,由力的平衡得
f=f安+f 且f安=bil i=blv/r
解得:r=b2l2v/(f-f)=0.4 ω
(2)根據能量守恆得 fs-fs=mv2/2+q
解得q=20 j.
答案:(1)0.4 ω (2)20 j
三小結四作業：
1.如圖所示，勻強磁場的磁感應強度b為1t，光滑導軌寬2m，電阻不計。l1、l2分別是「6v 12w」、「6v 6w」的燈泡，導體棒ab的電阻為1ω，其他導體的電阻不計。
那麼ab棒以多大的速向右運動，才能使兩燈正常發光？此時使ab棒運動的外力f的功率為多大？
2、.水平面上有兩根足夠長的金屬導軌平行固定放置，間距為l，一端通過導線與阻值為r的電阻連線；導軌上放一質量為m的金屬桿（如圖），金屬桿與導軌的電阻忽略不計；均勻磁場垂直紙面向內。用與導軌平行的恆定拉力f作用在金屬桿上，杆最終將做勻速運動。
當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動速度v也會變化，v與f的關係如圖8所示，取重力加速度，求：
（1）金屬桿在勻速運動之前做什麼運動？
（2）若；磁感應強度b為多大？
（3）由圖線的截距可求得什麼物理量？其值為多少？
4如圖所示，兩根足夠長的直金屬導軌、平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導軌間距為。、兩點間接有阻值為的電阻。一根質量為的均勻直金屬桿放在兩導軌上，並與導軌垂直。
整套裝置處於磁感應強度為的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下。導軌和金屬桿的電阻可忽略。讓杆沿導軌由靜止下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦。
（1）由向方向看到的裝置如圖所示，請在此圖中畫出桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；
(2)在加速下滑過程中，當桿的速度大小為時，求此時杆中的電流及其加速度的大小；
(3)求在下滑過程中，杆可以達到的速度最大值。
電磁感應專題
電磁感應應用題 1水平面上兩根足夠長的金屬導軌平行固定放置，間距為l，一端通過導線與阻值為r的電阻連線 導軌上放一質量為m的金屬桿 見下圖 金屬桿與導軌的電阻忽略不計 均勻磁場豎直向下。用與導軌平行的恆定拉力f作用在金屬桿上，杆最終將做勻速運動。當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動速度v也會變化，v...
電磁感應專題
高二物理月考試題 一 多選題。1.半圓形導線框在勻強磁場中以速度v向右平動,未離開磁場前 下面敘述中正確的是 a.整個線框中感應電動勢為零 b.線框中各部分導體均產生感應電動勢 c.閉合線框中無感應電流 d.在不計摩擦的條件下,維持線框勻速運動不需要外力 2.在垂直於紙面向裡的 範圍足夠大的勻強磁場...
專題14電磁感應
第十四講電磁感應 高考分析 1.高考命題頻率較高的是感應電流的產生條件 方向的判定和法拉第電磁感應定律的應用，與電路 力學 能量及動量等知識相聯絡的綜合及圖象問題 如 t圖象 b t圖象和i t圖象 等時有出現，要高度重視，法拉第電磁感應定律 楞次定律一直是高考命題的熱點。2.本專題因難度大 涉及知...