高二物理电磁感应动力学问题归纳教育科学版知识精讲.doc

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1、高二物理电磁感应动力学问题归纳教育科学版【本讲教育信息】一、教学内容：电磁感应动力学问题归纳二、学习目标：1、掌握分析和解决电磁感应动力学综合类问题的基本方法。2、重点掌握电磁感应现象中动态分析问题的分析思路。3、掌握电磁感应现象中双棒运动类问题的分析方法。考点地位：电磁感应现象与动力学综合类问题历来是高考的重点和难点，出题的形式主要通过大型的计算题的形式进行考查，题目可以从深层次上考查学生对于电磁感应问题中牛顿运动定律综合应用的理解，涉及对物理情景中运动物体受力及运动形式分析，从分析方法上与牛顿运动定律、物体的平衡等知识紧密结合

2、，如2008年天津卷第25题、2007年四川卷23题、广东卷第18题、天津卷第24题、上海卷第23题、2006年广东卷第20题均通过大型计算题的形式突出了对于这方面问题的考查。三、重、难点解析：（一）电磁感应中的动力学问题电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系，这类问题中的导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。1.动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力分析和运动情况

3、的动态分析，导体在拉力作用下运动，切割磁感线产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始地循环，当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。此时a=0，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动.2.两种状态的处理：当导体处于平衡态——静止状态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析。当导体处于非平衡态——变速运动时，处理的途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析，或者结合动量的观点分析.3.常见的力学模型分析：类型“电—动—电”型“

4、动—电—动”型示意图棒ab长为L，质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑，电阻不计分析S闭合，棒ab受安培力，此时，棒ab速度v↑→棒ab释放后下滑，此时，棒ab速度v↑→感应电动势E=BLv↑→电流感应电动势BLv↑→电流I↓→安培力F=BIL↓→加速度a↓，当安培力F=0时，a=0，v最大。↑→安培力F=BIL↑→加速度a↓，当安培力时，a=0，v最大。运动形式变加速运动变加速运动最终状态匀速运动匀速运动4.解决此类问题的基本步骤：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则）求出感应电动

5、势的大小和方向（2）依据全电路欧姆定律，求出回路中的电流强度.（3）分析导体的受力情况（包含安培力，可利用左手定则确定所受安培力的方向）.（4）依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，以及运动学方程，联立求解。问题1、电磁感应现象中的动态与终态分析问题：例：如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab

6、杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.（1）由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值。【解析】（1）重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上，如图所示；（2）当ab杆速度为v时，感应电动势，此时电路中电流。ab杆受到安培力，根据牛顿运动定律，有（3）当时，ab杆达到最大速度【答案】（1）如图所示（2）

7、（3）变式1、【针对训练1】如图甲所示，CD、EF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是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C、E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μ，导轨和金属棒的电阻都不计）【解析】金属棒ab下滑时电流方向及所受力如图乙所示，其中安培力，棒下滑的加速度棒由静止下滑，当v变大时，有下述过程发生；，可知a越

8、来越小，当a=0时速度达到最大值，以后棒匀速运动。当平衡时有：∴变式2、【针对训练2】如图所示，两根平滑的平行金属导轨与水平面成θ角放置。导轨间距为L，导轨上端接有阻值为R的电阻，导轨电阻不计，整个电阻处在竖直向上，磁感应强度为B的匀强磁场中，把一