【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应规律的综合应用(二)——动力学和能量、动量学案 17页

第 4 讲电磁感应规律的综合应用(二)——动力学和能量、动量 板块一　主干梳理·夯实基础 【知识点 1】　电磁感应现象中的动力学问题　Ⅱ 1．安培力的大小 2．安培力的方向 (1)先用右手定则或楞次定律确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力方向。 (2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。 3．分析导体受力情况时，应做包含安培力在内的全面受力分析。 4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。 【知识点 2】　电磁感应现象中的能量问题　Ⅱ 1．电磁感应中的能量转化 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，通有感应电流的导体在磁场中受安培力。外力克服安 培力做功，将其他形式的能转化为电能，通有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，使电 能转化为其他形式的能。 2．实质 电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和电能之间的转化。 板块二　考点细研·悟法培优 考点 1 电磁感应中的动力学问题[解题技巧] 导体棒的运动学分析 电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。 1．两种状态及处理方法 2．力学对象和电学对象的相互关系 3．动态分析的基本思路 例 1　[2016·安徽模拟]如图所示，固定的光滑金属导轨间距为 L，导轨电阻不计，上端 a、b 间接有阻值为 R 的电阻，导轨平面与水平面的夹角为 θ，且处在磁感应强度大小为 B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。 质量为 m、电阻为 r 的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有 沿轨道向上的初速度 v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧的中心轴线与导轨平 行。 (1)求初始时刻通过电阻 R 的电流 I 的大小和方向； (2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为 v，求此时导体棒的加速度大小 a。 (1)导体棒向上运动和向下运动过程中流过 R 的电流方向相同吗？ 提示：不同。 (2)下降过程的牛顿第二定律。 提示：mgsinθ＋F 弹－F 安＝ma。 尝试解答　(1)BLv0 R＋r　b→a　(2)gsinθ－ B2L2v m(R＋r)。 (1)导体棒产生的感应电动势 E1＝BLv0 通过 R 的电流大小 I1＝ E1 R＋r＝BLv0 R＋r 电流方向为 b→a。 (2)导体棒产生的感应电动势为 E2＝BLv 感应电流 I2＝ E2 R＋r＝BLv R＋r 导体棒受到的安培力大小 F＝BIL＝B2L2v R＋r ，方向沿斜面向上。 根据牛顿第二定律有 mgsinθ－F＝ma 解得 a＝gsinθ－ B2L2v m(R＋r)。 总结升华 单棒切割磁感线的两种模型 模型一：导体棒 ab 先自由下落再进入匀强磁场，如图甲所示。 模型二：导体棒 ab 沿光滑的倾斜导轨自由下滑，然后进入匀强磁场(磁场垂直于轨道平面)，如图乙所示。 两类模型中的临界条件是导体棒 ab 受力平衡。以模型一为例，有 mg＝F 安＝B2l2v0 R ，即 v0＝mgR B2l2 。 若线框进入磁场时 v>v0，则线框先减速再匀速；若 v