四川省成都市第七中學(xué)高中物理 第四章《電磁感應(yīng) 》電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)課件 新人教版選修32

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1、典型問題一：恒力作用下的桿典型問題一：恒力作用下的桿7. .水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一，一端通過導(dǎo)線與阻值為端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿的金屬桿，如圖，如圖12-3-25所示，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向所示，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下豎直向下. .用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng). .當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相

2、對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度v也會(huì)變化也會(huì)變化，v與與F的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖. .（取重力加速度（取重力加速度g=10m/s2）（1）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？）金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？（2）若）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？為多大？（3）由）由v- -F圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？基本模型：基本模型：用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F F 作作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng). .穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)3如圖如圖7所示，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角

3、為所示，足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1 。一。一導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為，接入電路的電阻為1 ，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T。將導(dǎo)體棒。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡

4、穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度重力加速度g取取10 m/s2，sin 370.6)() A.2.5 m/s,1 W B.5 m/s,1 W C.7.5 m/s,9 W D.15 m/s,9 W 4 4如圖如圖8所示，所示，PQ、MN是兩條平行金屬軌道，軌道平面與水是兩條平行金屬軌道，軌道平面與水平面的夾角為平面的夾角為，軌道之間連接電阻，軌道之間連接電阻R。在空間存在方向垂直于軌道。在空間存在方向垂直于軌道平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬桿平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬桿ab從頂端沿軌道滑到底端的過程中，從頂端沿軌道滑到底

5、端的過程中，重力做功重力做功W1，動(dòng)能的增加量為，動(dòng)能的增加量為E，回路中電流產(chǎn)生的熱量為，回路中電流產(chǎn)生的熱量為Q1，金屬桿與軌道間摩擦產(chǎn)生的熱量為金屬桿與軌道間摩擦產(chǎn)生的熱量為Q2。則下列關(guān)系式中正確的是。則下列關(guān)系式中正確的是AW1Q1EQ2 BW1EQ1Q2CW1EQ1Q2 DW1Q1EQ2過程中的能量轉(zhuǎn)化及功能關(guān)系過程中的能量轉(zhuǎn)化及功能關(guān)系典型問題二：勻加速運(yùn)動(dòng)的桿典型問題二：勻加速運(yùn)動(dòng)的桿例例2如圖如圖11甲所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌甲所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距道間距l(xiāng)0.20 m，電阻，電阻R1.0 ；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，；有一導(dǎo)體桿

6、靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道向下?，F(xiàn)用一外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道向下?，F(xiàn)用一外力力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力F與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系的關(guān)系如圖乙所示。求桿的質(zhì)量如圖乙所示。求桿的質(zhì)量m和加速度和加速度a?；灸Ｐ停夯灸Ｐ停含F(xiàn)用一外力現(xiàn)用一外力F F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)例例3、如圖所示，位于豎直平面的正方形平面導(dǎo)線框如圖所示，位于豎

7、直平面的正方形平面導(dǎo)線框abcd，邊長，邊長為為L= =10cm，線框質(zhì)量為，線框質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為，電阻為R=0.5，其下方有一勻，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為H（HL），磁場(chǎng)），磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T=5T，方向與線框平面垂直，方向與線框平面垂直. .今線框從距磁場(chǎng)上邊今線框從距磁場(chǎng)上邊界界h=30cm處自由下落，已知線框的處自由下落，已知線框的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab 邊到達(dá)上邊到達(dá)上邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值，問從邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最

8、大值，問從線框開始下落到線框開始下落到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，磁場(chǎng)作用于邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功是多少？（線框的安培力做的總功是多少？（g=10m/s2）例例3、如圖所示，位于豎直平面的正方形平面導(dǎo)線框如圖所示，位于豎直平面的正方形平面導(dǎo)線框abcd，邊長為，邊長為L= =10cm，線框質(zhì)量為，線框質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為，電阻為R=0.5，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為，其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域上、下兩邊界間的距離為H（HL），磁場(chǎng)），磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5T=5T，方向與線框平面垂直，方向與線框平

9、面垂直. .今線框從距磁場(chǎng)上邊界今線框從距磁場(chǎng)上邊界h=30cm處自由下落，已知線框處自由下落，已知線框的的dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab 邊到達(dá)上邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值，問從線邊到達(dá)上邊界之前的某一時(shí)刻線框的速度已達(dá)到這一階段的最大值，問從線框開始下落到框開始下落到dc邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功是多少？邊剛剛到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過程中，磁場(chǎng)作用于線框的安培力做的總功是多少？典型問題三：旋轉(zhuǎn)切割典型問題三：旋轉(zhuǎn)切割6.半徑分別為半徑分別為r和和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),一長為一長為r、質(zhì)

10、量為質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延的延長線通過圓導(dǎo)軌中心長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示。整個(gè)裝置位于一，裝置的俯視圖如圖所示。整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌，方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻的電阻(圖中未畫出圖中未畫出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞繞O逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為因數(shù)為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求。求(1)通過電阻通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大小；的感應(yīng)電流的方向和大??；(2)外力的功率。外力的功率。