高三物理二轮复习 专题十七电磁感应中的力学问题教学案

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1、专题十七电磁感应中的力学问题【2011考纲解读】电磁感应中的力学问题为命题热点。解决这类问题应搞清楚以下思路：闭合导体在磁场中切割磁感线，产生感应电动势、感应电流，感应电流在磁场中受到安培力的作用，该力影响了导体棒的运动，尽而影响导体棒本身的受力问题，这个问题实际上就是运动和力的关系的体现。2.考查类型说明：题型既有选择题，又有计算题。3.考查趋势预测：力学问题主要考查了物体运动切割磁感线，产生感应电流，而受到安培力的作用，影响了物体的运动。题型以选择题、计算题为主。例如：05天津卷第23题、07上海卷

2、第23题、07重庆卷第23题。在08年的考试中力学问题仍然是考查的重点，力电综合计算题：这类题常以导轨上导体切割磁感线为模型，综合考查电磁感应、磁场、电路、牛顿定律、能量的转化等知识。【2011高考预测】如何求解电磁感应中的力学问题，一直是高中物理教学的一个难点，也是近几年来高考的热点。学生普遍反映，这类问题的知识跨度较大、综合程度较高、涉及到的知识面较广。因此，求解这类问题的难度较大、方法比较灵活、途径较多。电磁感应中中学物理的一个重要“节点”，不少问题涉及到力和运动、动量和能量、电路和安培力等多方面

3、的知识，综合性强，也是高考的重点和难点，往往是以“压轴题”形式出现．因此，在二轮复习中，要综合运用前面各章知识处理问题，提高分析问题、解决问题的能力．【专题解读】一、利用力学平衡方程求解例1、如图1（a）所示，两金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m。现用两根质量和电阻均可忽略不计且不可伸长的柔软导线将它们连接成闭合回路，并悬挂于水平、光滑、不导电的圆棒两侧。已知两金属杆都处于水平位置，整个装置处在一个与回路平面垂直磁感强度为B的匀强磁场中，求金属杆ab向下做匀速运动时的速度。解析：当金

4、属杆ab以速度v向下做匀速运动时，cd杆也将以速度v向上做匀速运动，两杆同时做切割磁感线运动，回路中产生的感应电动势为E＝2BLv。分别以ab杆和cd杆为研究对象进行受力分析，画出受力分析图如图1（b）和图1（c）所示，根据力学平衡方程、则：Mg＝BIL＋TT＝mg＋BIL又因为，所以解得速度。二、利用牛顿第二定律求解例2、如图2所示，平行导轨MN和PQ相距0．5m，电阻忽略不计。其水平部分粗糙，倾斜部分光滑。且水平部分置于B＝0．6T竖直向上的匀强磁场中，倾斜部分处没有磁场。已知导线a和b的质量均为0

5、．2kg，电阻均为0．15Ω，开始时a、b相距足够远，b放置在水平导轨上，现将a从斜轨上高0．05m处由静止开始释放，求：（g＝10m/s2)。（1）回路中的最大感应电流是多少？（2）如果导线和导轨间动摩擦因数μ＝0．1，当导线b的速度最大时，导线a的加速度是多少？解析：（1）当导线a沿倾斜导轨滑下时，根据机械能守恒定律，导线a进入水平导轨时速度最大，即。此时，导线a开始做切割磁感线运动，回路中产生的感应电流最大，即。（2）经分析可知，当导线b的速度达到最大值时，导线b所受的安培力与摩擦力大小相等，方向

6、相反，即umg＝BIL，此时导线a受到的摩擦力和安培力方向都向右，即F＝μmg＋BIL＝2μmg。根据牛顿第二定律，导线a产生的加速度为，方向水平向右。三、利用动量定理求解图3例3、如图3所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a和b，与导轨紧密接触且可自由滑动。先固定a，释放b，当b的速度达到10m/s时，再释放a，经过1s后，a的速度达到12m/s，则A、当B、当C、若导轨足够长，它们最终的速度必相同D、它们最终的速度不相同，但速度差恒定解析：当b

7、棒先向下运动时，在a和b以及导轨所组成的闭合回路中产生感应电流，于是a棒受到向下的安培力，b棒受到向上的安培力，且二者大小相等。释放a棒后，经过时间t，分别以a和b为研究对象，根据动量定理，则有：代入数据可解得：当。在a、b棒向下运动的过程中，a棒产生的加速度，b棒产生的加速度。当a棒的速度与b棒接近时，闭合回路中的逐渐减小，感应电流也逐渐减小，则安培力也逐渐减小。最后，两棒以共同的速度向下做自由落体运动。故正确答案选A和C。四、利用动量守恒定律求解例4、如图4所示，质量为m的金属杆a，从高为h处由静止

8、开始沿光滑的平行金属导轨滑下，进入光滑的水平平行金属导轨，且导轨足够长，在水平导轨区域有竖直向上磁感强度为B的匀强磁场。水平导轨上静止放置着一个质量为m/2的金属杆b。如果a杆和b杆在导轨上始终不发生相碰，求：a和b的最终速度。解析：金属杆由高为h处滑到水平导轨的过程中，机械能守恒，即：，这样可求出a杆在进入水平导轨时的速度为。又因为a杆在水平导轨上滑动时，在闭合回路中产生感应电流，于是a杆和b轩受到大小相等、方向相反的安培力作用。所以在水