第二章電磁感應(yīng)專題3電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功能和動量問題高中物理選必2學(xué)習目標：電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功和能問題電磁感應(yīng)中的動量問題一、電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功和能問題第二章電磁感應(yīng)1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)問題（受力、運動過程分析）：vF安I2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功和能（安培力做功、電流做功、能量轉(zhuǎn)化）：①克服安培力做多少功，

就有多少其他形式能轉(zhuǎn)化為電能；②安培力做多少正功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式能；vF安I3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的焦耳熱：1、電流恒定時，

根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt求解；2、電流變化時，①利用動能定理，求出安培力做的功W安，產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力所做的功，即：Q總=-W安；②利用能量守恒，焦耳熱和其他形式能量的總量保持不變；vF安I例1：如圖所示，水平面上有兩根相距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R的定值電阻。導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置與導(dǎo)軌接觸良好，其質(zhì)量為m、電阻為r。整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B。開始時，給ab棒一個向右的初速度v；1）試分析ab棒的運動情況；解：F安例1：如圖所示，水平面上有兩根相距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R的定值電阻。導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置與導(dǎo)軌接觸良好，其質(zhì)量為m、電阻為r。整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B。開始時，給ab棒一個向右的初速度v；2）求整個過程電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少；解：例2：在上例中如果對ab棒施加一水平向右的恒力F，使其從靜止開始向右運動；1）試分析ab棒的運動情況；解：FF安例2：在上例中如果對ab棒施加一水平向右的恒力F，使其從靜止開始向右運動；2）求ab棒可以達到的速度最大值；解：當a=0，即F安=F時ab棒速度最大vmFF安例2：在上例中如果對ab棒施加一水平向右的恒力F，使其從靜止開始向右運動；3）求從靜止到速度達到最大的過程，ab棒位移為x，求此過程回路中產(chǎn)生的熱量；解：棒ab從靜止到運動到速度最大的過程，應(yīng)用動能定理；FF安x二、電磁感應(yīng)中的動量問題電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功能和動量問題例1：如圖所示，兩光滑平行長直金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌間存在豎直向下的勻強磁場。兩根相同的金屬棒ab、cd垂直放置在導(dǎo)軌上，處于靜止狀態(tài)。t=0時刻，對cd棒施加水平向右的恒力F，棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計。關(guān)于兩金屬棒剛開始的運動，下列判斷正確的是（）A、金屬棒ab向右做勻加速運動B、金屬棒cd向右做勻加速運動C、金屬棒ab向右做加速度增大的加速運動D、金屬棒cd向右做加速度增大的加速運動C例2：如圖所示，空間存在一豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，水平面內(nèi)有兩根固定的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l。在導(dǎo)軌上面平放著兩根平行的導(dǎo)體棒ab和cd，質(zhì)量分別是2m和m，電阻分別是R和2R，其余部分電阻可忽略不計。初始時刻cd棒靜止，給ab棒一個向右的初速度v0，兩棒始終不相碰，求：1）從開始運動到最終穩(wěn)定，電路中產(chǎn)生多少電能？解：F安abF安cdIab減速cd加速ab、cd共速，I=0ab、cd勻速運動；例2：如圖所示，空間存在一豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，水平面內(nèi)有兩根固定的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l。在導(dǎo)軌上面平放著兩根平行的導(dǎo)體棒ab和cd，質(zhì)量分別是2m和m，電阻分別是R和2R，其余部分電阻可忽略不計。初始時刻cd棒靜止，給ab棒一個向右的初速度v0，兩棒始終不相碰，求：2）從開始運動到最終穩(wěn)定，兩棒之間的距離減少了多少？解：F安cdab減速cd加速ab、cd共速，I=0ab、cd勻速運動；△x課時小結(jié)：電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功和能問題課時練習電磁感應(yīng)定律中的動力學(xué)、功能和動量問題練1：圖甲所示高樓磁力緩降逃生裝置原理可等效為：間距L=0.5m的兩根豎直導(dǎo)軌上部連通，人和磁體固定在一起沿導(dǎo)軌共同下滑，磁體產(chǎn)生磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場。人和磁體所經(jīng)位置處，可等效為有一固定導(dǎo)體棒cd與導(dǎo)軌相連，整個裝置總電阻始終為R=1.5×10-5Ω，如圖乙所示。一個質(zhì)量M=100kg的測試者利用該裝置從靜止開始下滑，測試者所受摩擦力大小為200N，已知與人一起下滑部分裝置的質(zhì)量m=20kg，重力加速度取g=10m/s2。1）當該測試者的速度為v1=0.78m/s時，加速度a多大？解：乙甲練1：圖甲所示高樓磁力緩降逃生裝置原理可等效為：間距L=0.5m的兩根豎直導(dǎo)軌上部連通，人和磁體固定在一起沿導(dǎo)軌共同下滑，磁體產(chǎn)生磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場。人和磁體所經(jīng)位置處，可等效為有一固定導(dǎo)體棒cd與導(dǎo)軌相連，整個裝置總電阻始終為R=1.5×10-5Ω，如圖乙所示。一個質(zhì)量M=100kg的測試者利用該裝置從靜止開始下滑，測試者所受摩擦力大小為200N，已知與人一起下滑部分裝置的質(zhì)量m=20kg，重力加速度取g=10m/s2。2）該測試者的速度最大能達到多大？解：乙甲練2：

如圖所示，足夠長的U形框架寬度是L=0.5m，底端接有一個定值電阻R=2Ω，框架電阻忽略不計，其所在平面與水平面成θ=37°，磁感應(yīng)強度B=1T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m=0.1kg、有效電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運動時，通過導(dǎo)體棒橫截面的電量為Q=2C，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：1）導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小；解：練2：

如圖所示，足夠長的U形框架寬度是L=0.5m，底端接有一個定值電阻R=2Ω，框架電阻忽略不計，其所在平面與水平面成θ=37°，磁感應(yīng)強度B=1T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)體框平面，一根質(zhì)量為m=0.1kg、有效電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，該導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，導(dǎo)體棒由靜止開始沿框架下滑到剛開始勻速運動時，通過導(dǎo)體棒橫截面的電量為Q=2C，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：2）導(dǎo)體棒從開始下滑到勻速運動，過程中的有效電阻消耗的電功；解：練3：如圖所示，間距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，虛線MN右側(cè)區(qū)域存在磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場。質(zhì)量均為m、長度均為L、電阻均為R的導(dǎo)體棒a、b，垂直導(dǎo)軌放置且保持與導(dǎo)軌接觸良好。開始導(dǎo)體棒b靜止于與MN相距為x0處，導(dǎo)體棒a以水平速度v0從MN處進入磁場。不計導(dǎo)軌電阻，忽略因電流變化產(chǎn)生的電磁輻射，運動過程中導(dǎo)體棒a、b沒有發(fā)生碰撞，求：1）導(dǎo)體棒b中產(chǎn)生的內(nèi)能；解：練3：如圖所示，間距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，虛線MN右側(cè)區(qū)域存在磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強