電磁感應中的力學問題高三物理教案

時間：2023-05-06 18:50:53 物理教案我要投稿

相關推薦

電磁感應中的力學問題高三物理教案

　　第四課時電磁感應中的力學問題

電磁感應中的力學問題高三物理教案

　　【知識要點回顧】

　　1.基本思路

　　①用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向;

　　②求回路電流;

　　③分析導體受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向);

　　④列出動力學方程或平衡方程并求解.

　　2. 動態問題分析

　　(1)由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關，所以對磁場中運動導體進行動態分析十分必要，當磁場中導體受安培力發生變化時，導致導體受到的合外力發生變化，進而導致加速度、速度等發生變化;反之，由于運動狀態的變化又引起感應電流、安培力、合外力的變化，這樣可能使導體達到穩定狀態.

　　(2)思考路線：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最終明確導體達到何種穩定運動狀態.分析時，要畫好受力圖，注意抓住a=0時速度v達到最值的特點.

　　【要點講練】

　　[例1]如圖所示，在一均勻磁場中有一U形導線框abcd，線框處于水平面內，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動.桿ef及線框中導線的電阻都可不計.開始時，給ef一個向右的初速度，則( )

　　A.ef將減速向右運動，但不是勻減速

　　B.ef將勻減速向右運動，最后停止

　　C.ef將勻速向右運動

　　D.ef將往返運動

　　[例2]如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導軌間距為L.M、P兩點間接有阻值為R的電阻.一根質量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直.整套裝置處于磁感應強度為B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ab桿沿導軌由靜止開始下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦.

　　(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab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ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大小;

　　(3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值.

　　[例3]如圖所示，兩條互相平行的光滑導軌位于水平面內，距離為l=0.2m，在導軌的一端接有阻值為R=0.5的電阻，在x0處有一水平面垂直的均勻磁場，磁感應強度B=0.5T.一質量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導軌上，并以v0=2m/s的初速度進入磁場，在安培力和一垂直于直桿的水平外力F的共同作用下做勻變速直線運動，加速度大小為a=2m/s2、方向與初速度方向相反.設導軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且連接良好.求：

　　(1)電流為零時金屬桿所處的位置;

　　(2)電流為最大值的一半時施加在金屬桿上外力F的大小和方向;

　　(3)保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時F的方向與初速度v0取得的關系.

　　[例4]如圖所示，水平面上有兩電阻不計的光滑金屬導軌平行固定放置，間距d 為0.5米，左端通過導線與阻值為2歐姆的電阻R連接，右端通過導線與阻值為4歐姆的小燈泡L連接;在CDEF矩形區域內有豎直向上均勻磁場，CE長為2米，CDEF區域內磁場的磁感應強度B如圖所示隨時間t變化;在t=0s時，一阻值為2歐姆的金屬棒在恒力F作用下由靜止從AB位置沿導軌向右運動，當金屬棒從AB位置運動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發生變化.求：

　　(1)通過的小燈泡的電流強度;

　　(2)恒力F的大小;

　　(3)金屬棒的質量.

　　例5.如圖所示，有兩根和水平方向成.角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感強度為及一根質量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下.經過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則 ( )

　　A.如果B增大，vm將變大

　　B.如果變大，vm將變大

　　C.如果R變大，vm將變大

　　D.如果m變小，vm將變大

　　例6.如圖所示，A線圈接一靈敏電流計，B線框放在勻強磁場中，B線框的電阻不計，具有一定電阻的導體棒可沿線框無摩擦滑動，今用一恒力F向右拉CD由靜止開始運動，B線框足夠長，則通過電流計中的電流方向和大小變化是( )

　　A.G中電流向上，強度逐漸增強

　　B.G中電流向下，強度逐漸增強

　　C.G中電流向上，強度逐漸減弱，最后為零