高三物理课件-电磁感应专题(力学问题) 精品

电磁感应专题力学问题
电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。

解决这类电磁感应中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计算公式等；还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等．要将电磁学和力学的知识综合起来应用．
无限长的平行金属轨道M 、N ，相距L=0.5m ，且水平放置；金属棒b 和c 可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量m b =m c =0.1kg ，电阻R b =R C =1Ω，轨道的电阻不计．整个装置放在磁感强度B=1T 的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直(如图)．若使b 棒以初速度v 0=10m/s 开始向左运动，求：
(1)c 棒的最大加速度；
(2)c 棒的最大速度。

典型例题分析： B M c b
N
解析： (1)刚开始运动时回路中的感应电流为：
A R R Blv R R E I c b c b 5.21
1105.010=+⨯⨯=+=+=刚开始运动时C 棒的加速度最大：
25.121.05.05.21s m m BIl a c =⨯⨯== c b
B
M N
(2)在磁场力的作用下，b 棒做减速运动，当两棒速度相等时，c 棒达到最大速度。

取两棒为研究对象，根据动量守恒定律有：
v
m m v m c b b )(0+=解得c 棒的最大速度为：
s m v v m m m v c b b 52
100==+=
如图所示，MN 、PQ 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L ，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B ．在导轨的M 、P 端连接一个阻值为R 的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，从静止释放开始沿导轨下滑，求ab 棒的最大速度．(要求画出ab 棒的受力图，已知ab 与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻不计）。

典型例题分析：
N R M P
a b
Q θ
θ B
解析： ab
下滑做切割磁感线运动，产生感应电流方向及受力分析如图： θ
mg N
F 安 f E=BLv
F 安=BIL m
N F mg a μθ--=安sin m
mg R v L B mg a θμθcos sin 22--=当a=0时，速度到达最大值，即：
R
v L B mg mg m 2
2cos sin +=θμθ22)cos (sin L
B R mg v m θμθ-=可得到： 受力情况、运动情况的动态分析： 思考方法是：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化个速度变化→感应电动势变化→ ……，周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，要画好受力图，抓住a=0时，速度v 达最大值的特点。

如图所示，MN 和PQ 为平行的水平放置的光滑金属导轨，导轨电阻不计，ab 和cd 是两根质量均为m 的导体棒垂直于导轨放置，导体棒有一定的电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，原来两导体棒都静止，当ab 棒受到瞬时冲量而向右以速度v 0运动后(该导轨足够长，磁场足够大，两棒又没相碰)
(A)cd 棒先向右做加速运动，后做减速运动
(B)cd 向右作匀加速运动 (C)ab 、cd 两棒最终以v 0/2的速度匀速向右运动 (D)从开始到ab 、cd 都作匀速运动为止，在两棒电阻上消耗的电能是 2021mv b M Q
P
N
a c d
在平行于水平地面的有界匀强磁场上方有三个单匝线圈A、B、C，从静止开始同时释放，磁感线始终与线圈平面垂直．三个线圈都是由相同的金属材料制成的大小相同的正方形，A线圈有个小缺口，B和C都闭合，但B 的横截面积比C的大．如图所示。

下列关于它们落地时间的判断正确的是：
(A)A、B、C同时落地
(B)A最早落地
(C)B在C之后落地
(D)B和C在A之后同时落地
A B C。