§95电磁感应中动力学及能量问题.doc

电磁感应中的动力学和能量问题(一)
考点一电磁感应中的动力学问题分析
:
(1)导体的平衡态——静止状态或匀速直线运动状态.
(2)导体的非平衡态——加速度不为零.
、运动情况的动态分析:
例1、如图所示,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD,在导轨的AC端连接一阻值为R的电阻,一根质量为m的金属棒ab,垂直导轨放置,导轨和金属棒的电阻不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,若用恒力F沿水平向右拉导体棒运动,求金属棒的最大速度。
思考:如图所示,线圈内有理想的磁场边界,当磁感应强度均匀增加时,有一带电量为q,质量为m的粒子静止于水平放置的平行板电容器中间,则此粒子带,若线圈的匝数为n,线圈面积为S,平行板电容器的板间距离为d,则磁感应强度的变化率为。
考点二电磁感应中的能量问题分析

(1)如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时,重力势能减少,一部分用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能,最终在R上转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.
(2)若导轨足够长,棒最终达到稳定状态匀速运动时,重力势能的减小则完全用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能.

“外力”克服安培力做多少功,,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能.
,首先应对研究对象进行准确的受力分析,判断各力做功情况,利用动能定理或功能关系列式求解.
,应注意明确初、末状态及其能量转化,根据力做功和相应形式能的转化列式求解.
例2、如图所示,空间存在竖直向上、磁感应强度B=1 T的匀强磁场,ab、cd是相互平行间距L=1 m的长直导轨,它们处在同一水平面内,=1 kg的导体棒MN水平放置在导轨上,已知MN与ac的总电阻R= Ω,,现将重物由静止状态释放后与导体棒MN一起运动,=,其他摩擦不计,导轨足够长,重物离地面足够高,重力加速度g取10 m/s2.
(1)请定性说明:导体棒MN在达到匀速运动前,速度和加速度是如何变化的?达到匀速运动时MN受到的哪些力的合力为零?并定性画出棒从静止至匀速运动的过程中所受的安培力大小随时间变化的图象(不需说明理由及计算达到匀速运动的时间);
(2)若已知重物下降高度h=2 m时,导体棒恰好开始做匀速运动,在此过程中ac边产生的焦耳热Q=3 J,求导体棒MN的电阻值r.
3、如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l= m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m= kg,电阻均为R= Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B= T,棒ab在平行于导轨向上