2017--2018学年高中物理第四章电磁感应习题课二电磁感应中的动力学和能量问题学案新人教版选修3_2
2017--2018学年高中物理第四章电磁感应习题课二电磁感应中的动力学和能量问题学案新人教版选修3_2第2页

(1)导体棒切割磁感线运动,产生的感应电动势:

E=BLv①

I=②

导体棒受到的安培力F安=BIL③

导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用,根据牛顿第二定律:

F-μmg-F安=ma④

由①②③④得:F-μmg-=ma⑤

由上式可以看出,随着速度的增大,安培力增大,加速度a减小,当加速度a减小到0时,速度达到最大.

此时有F-μmg-=0⑥

可得:vm==10 m/s⑦

(2)导体棒运动的速度-时间图象如图所示.

答案 (1)10 m/s (2)见解析图

电磁感应动力学问题中,要把握好受力情况、运动情况的动态分析.

基本思路是:导体受外力运动\s\up7(E=Blv(E=Blv)产生感应电动势\s\up12(I=\f(E,R+r(I=\f(E,R+r)感应电流\s\up7(F=BIl(F=BIl)导体受安培力―→合外力变化\s\up7(F合=ma(F合=ma)加速度变化―→速度变化―→感应电动势变化......→a=0,v最大值.

周而复始地循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定状态,a=0,速度v达到最大值.

例2 如图2所示,竖直平面内有足够长的金属导轨,轨距为0.2 m,金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,ab的电阻为0.4 Ω,导轨电阻不计,导体ab的质量为0.2 g,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T,且磁场区域足够大,当导体ab自由下落0.4 s时,突然闭合开关S,则: