1、,第九章 電磁感應(yīng),第四講電磁感應(yīng)中的動力學(xué)與能量問題,2安培力的方向 (1)先用 確定感應(yīng)電流方向，再用 確定安培力方向 (2)根據(jù)楞次定律，安培力方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動方向 ,右手定則,左手定則,相反,1兩種狀態(tài)及處理方法,2.力學(xué)對象和電學(xué)對象的相互關(guān)系,4電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題 (1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過運(yùn)動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度求最大值或最小值的條件 (2)兩種常見類型,1如圖所示，ab和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道，軌道間距為l，其電阻可忽略不計ac之間連接一阻值為R的電阻，ef為一垂直于ab和cd的金屬桿，它與ab和cd接觸良好并可沿軌

2、道方向無摩擦地滑動，其電阻可忽略整個裝置處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運(yùn)動時，桿ef所受的安培力為(),知識點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的能量問題 1能量的轉(zhuǎn)化：感應(yīng)電流在磁場中受安培力，外力克服安培力 ，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為 ，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為 2實質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化，實質(zhì)是其他形式的能和 之間的轉(zhuǎn)化,做功,電能,內(nèi)能,電能,1能量轉(zhuǎn)化 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程 (1)其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到安培力的作用，因此，要維持感應(yīng)電流的存在，必須有“外力”克服安培

3、力做功此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,(2)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 綜上所述，安培力做功是電能和其他形式的能之間轉(zhuǎn)化的量度,2電能求解的三種主要思路 (1)利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功； (2)利用能量守恒或功能關(guān)系求解； (3)利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算,2.如圖所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左

4、端連接一個電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動的過程中(),A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和,解析：在此運(yùn)動過程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動能的增加量，其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項C、D是正確 答案：CD,(2012廣東高考)如圖所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)

5、軌上導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計其他電阻,(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過棒的電流I及棒的速率v； (2)改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過，求此時的Rx.,【變式訓(xùn)練】1(2011海南高考)如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌，MN和MN是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力F作用在桿MN上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；

6、兩桿的總電阻為R，導(dǎo)軌間距為l.整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g.在t0時刻將細(xì)線燒斷，保持F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好求： (1)細(xì)線燒斷后，任意時刻兩桿運(yùn)動的速度之比； (2)兩桿分別達(dá)到的最大速度,解析：(1)設(shè)任意時刻MN、MN桿的速度分別為v1、v2. 細(xì)線燒斷前：Fmg2mg 對MN桿在任意時刻： FmgF安ma1 對MN桿在任意時刻：,(18分)(2012天津高考)如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒M

7、N放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T,棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求： (1)棒在勻加速運(yùn)動過程中，通過電阻R的電荷量q； (2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2； (3)外力做的功WF.,(3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比 Q1Q221，可得Q13.6 J(2分) 在棒運(yùn)動的整個過程中，由功能關(guān)系可知 WFQ

8、1Q2(2分) 由式得 WF5.4 J(1分) 答案：(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J,電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化問題 用能量轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)研究電磁感應(yīng)問題常是導(dǎo)體的穩(wěn)定運(yùn)動(勻速直線運(yùn)動或勻速轉(zhuǎn)動)，對應(yīng)的受力特點(diǎn)是合外力為零能量轉(zhuǎn)化過程常常是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，解決這類問題的基本步驟是： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定電動勢的大小和方向；,(2)畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式； (3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械能的改變與回路中電能的改變所滿足的方程,【變式訓(xùn)練】2.如圖所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.3 ，長度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計且足夠長電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T,垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動，始終與MM、NN保持良好接觸當(dāng)