高考物理--電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題答案

1、1第61課時課時電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題(題型研究課題型研究課)[命題者說]電磁感應(yīng)動力學(xué)問題是歷年高考的一個熱點，這類題型的特點一般是單棒或雙棒在磁場中切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流受安培力而影響導(dǎo)體棒的運動，構(gòu)成了電磁感應(yīng)的綜合問題，它將電磁感應(yīng)中的力和運動綜合到一起，其難點是感應(yīng)電流安培力的分析，且安培力常常是變力。這類問題能很好地提高學(xué)生的綜合分析能力。(一)運動切割類動力學(xué)問題運動切割類動力

2、學(xué)問題[例1][解析](1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得ma＝F－μmg①設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v，由運動學(xué)公式有v＝at0②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場中運動時，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動勢為E＝Blv③聯(lián)立①②③式可得E＝Blt0。④(Fm－μg)(2)設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運動時，金屬桿中的電流為I，根據(jù)歐姆定律I＝⑤ER式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為F安＝BlI⑥因金屬桿做勻速運動，

3、由牛頓運動定律得F－μmg－F安＝0⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得R＝。⑧B2l2t0m[答案](1)Blt0(2)(Fm－μg)B2l2t0m考法考法2雙桿模型雙桿模型[例2][思路點撥](1)金屬桿甲運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢→回路中有感應(yīng)電流→乙受安培力的作用做加速運動→可求出某時刻回路中的總感應(yīng)電動勢→由牛頓第二定律列式判斷。(2)導(dǎo)體棒ab運動，回路中有感應(yīng)電流→分析兩導(dǎo)體棒的受力情況→分析導(dǎo)體棒的運動情況即可得出結(jié)論。[解析](1)設(shè)某時刻甲和

4、乙的速度大小分別為v1和v2，加速度大小分別為a1和a2，受到的安培力大小均為F1，則感應(yīng)電動勢為E＝Bl(v1－v2)①感應(yīng)電流為I＝②E2R3聯(lián)立①②③式得Q＝CBLv④(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時經(jīng)歷的時間為t，通過金屬棒的電流為i。金屬棒受到的磁場的作用力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為F1＝BLi⑤設(shè)在時間間隔(t，t＋Δt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為ΔQ，按定義有i＝⑥ΔQΔtΔQ也是平行板電容器兩極板在時間間隔(t，t＋Δt)內(nèi)增加的

5、電荷量。由④式得ΔQ＝CBLΔv⑦式中，Δv為金屬棒的速度變化量。按定義有a＝⑧ΔvΔt金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小為F2＝μFN⑨式中，F(xiàn)N是金屬棒對于導(dǎo)軌的正壓力的大小，有FN＝mgcosθ⑩金屬棒在時刻t的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ－F1－F2＝ma?聯(lián)立⑤至?式得a＝g?m?sinθ－μcosθ?m＋B2L2C由?式及題設(shè)可知，金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動。t時刻金屬棒的速度