专题三电磁感应与力学的综合问题(观摩课)
高中物理电磁感应综合问题讲课教案
电磁感应综合问题电磁感应综合问题，涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等）等多个知识点，其具体应用可分为以下两个方面：（1）受力情况、运动情况的动态分析。
思考方向是：导体受力运动产生感应电动势→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→感应电动势变化→……，周而复始，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。
要画好受力图，抓住 a =0时，速度v 达最大值的特点。
（2）功能分析，电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。
例如：如图所示中的金属棒ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减小，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在R 上转转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能．若导轨足够长，棒最终达到稳定状态为匀速运动时，重力势能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，因此，从功和能的观点人手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径．【例1】 如图1所示，矩形裸导线框长边的长度为2l ，短边的长度为l ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系)sin(l xB B 20π=。
一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动，求：（1）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律；（2）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量。
答案：（1）)()(sin vl t R l vtv l B F 203222220≤≤=π （2）Rv l B Q 32320= 【例2】 如图2所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，它们之间的距离为l =0.2m ，在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T 。
高考物理三轮冲刺：电磁感应综合应用+教案
电磁感应综合应用1.掌握电磁感应与电路结合问题的分析方法2.掌握电磁感应动力学问题的重要求解内容3.能解决电磁感应与能量结合题型4.培养学生模型构建能力和运用科学思维解决问题的能力电磁感应中的电路问题1、分析电磁感应电路问题的基本思路对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成．在闭合电路中，“相当于电源”的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于感应电动势．【例题1】用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以10T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是()A．U ab＝0.1V B．U ab＝－0.1VC．U ab＝0.2V D．U ab＝－0.2V【演练1】如图所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a、b两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a、b两点间电压为U2，则()A.＝1B.＝2C.＝4D.＝【例题2】把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U MN；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率．【演练2】如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5m．右端接一阻值为4Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙规律变化．CF长为2m．在t＝0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变．已知ab金属棒电阻为1Ω，求：(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量．电磁感应的动力学问题1．导体棒的两种运动状态(1)平衡状态——导体棒处于静止状态或匀速直线运动状态，加速度为零；(2)非平衡状态——导体棒的加速度不为零．2．两个研究对象及其关系电磁感应中导体棒既可看作电学对象(因为它相当于电源)，又可看作力学对象(因为有感应电流而受到安培力)，而感应电流I和导体棒的速度v是联系这两个对象的纽带．3．电磁感应中的动力学问题分析思路(1)电路分析：导体棒相当于电源，感应电动势相当于电源的电动势，导体棒的电阻相当于电源的内阻，感应电流I＝.(2)受力分析：导体棒受到安培力及其他力，安培力F安＝BIl＝，根据牛顿第二定律：F合＝ma.(3)过程分析：由于安培力是变力，导体棒做变加速运动或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力的平衡条件列方程：F合＝0.4. 电磁感应中电量求解（1）利用法拉第电磁感应定律由整理得：若是单棒问题（2）利用动量定理单棒无动力运动时-BILΔt=mv2-mv1 又整理得：BLq= mv1-mv2【例题3】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，磁场方向垂直于斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab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杆可以达到的速度最大值．(4)若从开始下滑到最大速度时，下滑的距离为x,求这一过程中通过电阻R的电量q.【演练3】（多选）如图所示，电阻不计间距为L的光滑平行导轨水平放置，导轨左端接有阻值为R的电阻，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立x轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。
高中物理电磁感应综合问题
电磁感应综合问题电磁感应综合问题，涉及力学知识（如牛顿运动定律、功、动能定理、动量和能量守恒定律等）、电学知识（如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等）等多个知识点，其具体应用可分为以下两个方面：（1）受力情况、运动情况的动态分析。
思考方向是：导体受力运动产生感应电动势→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→感应电动势变化→……，周而复始，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。
要画好受力图，抓住 a =0时，速度v 达最大值的特点。
（2）功能分析，电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。
例如：如图所示中的金属棒ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减小，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在R 上转转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能．若导轨足够长，棒最终达到稳定状态为匀速运动时，重力势能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，因此，从功和能的观点人手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径．【例1】 如图1所示，矩形裸导线框长边的长度为2l ，短边的长度为l ，在两个短边上均接有电阻R ，其余部分电阻不计，导线框一长边与x 轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的磁场，磁场的感应强度满足关系)sin(l xB B 20π=。
一光滑导体棒AB 与短边平行且与长边接触良好，电阻也是R ，开始时导体棒处于x=0处，从t=0时刻起，导体棒AB 在沿x 方向的力F 作用下做速度为v 的匀速运动，求：（1）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中力F 随时间t 变化的规律；（2）导体棒AB 从x=0到x=2l 的过程中回路产生的热量。
答案：（1）)()(sin vl t R l vtv l B F 203222220≤≤=π （2）Rv l B Q 32320= 【例2】 如图2所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，它们之间的距离为l =0.2m ，在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻，在x ≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T 。
电磁感应中的综合问题 说案--刘春英
电磁感应中的综合问题说案建宁一中刘春英本块内容在中学教学内容中，占有很重要的地位，一方面其知识技能对今后的学习乃至大学的学习都有很重要的作用，而且该模块内容对学生的分析推理能力的培养也有非常大的好处。
尤其是综合问题的处理，对学生的思维能力要求很高，因此在教学中过程中，适当的注重层次的分类，照顾到中上层次的学生。
在教学中把握好大纲要求与重难点的，通过电磁感应综合题目的分析与解答，深化学生对电磁感应规律的理解与应用，使学生在建立力、电、磁三部分知识联系的同时，再次复习力与运动、动量与能量、电路计算、安培力做功等知识，进而提高学生的综合分析能力．电磁感应的综合问题中，往往运用牛顿第二定律、动量守恒定律、功能关系、闭合电路计算等物理规律及基本方法，而这些规律及方法又都是中学物理学中的重点知识，因此进行与此相关的训练，有助于学生对这些知识的回顾和应用，建立各部分知识的联系．但是另一方面，也因其综合性强，要求学生有更强的处理问题的能力，也就成为学生学习中的难点．楞次定律、法拉第电磁感应定律也是能量守恒定律在电磁感应中的体现，因此，在研究电磁感应问题时，从能量的观点去认识问题，往往更能深入问题的本质，处理方法也更简捷，“物理”的思维更突出，对学生提高理解能力有较大帮助，因而应成为复习的重点．因此在教学设计中，分类对上述问题进行处理，设计两个例题：两例都是力、电、磁综合问题．例1是从分析物体受什么力、做什么运动的力学分析为突破口，进而确定最大速度的．例2则以分析电路中的电流、电压等电路状态为突破口，特别是它不符合欧姆定律这一点应引起重视．两题的突破点虽不同，但都离不开力学、电学、电磁感应、安培力等基本概念、基本规律、基本方法的运用．同学们平时在自己独立做题中，仍应在“知（基本知识）、法（基本方法）、路（基本思路）、审（认真审题）力、电、磁综合题分析。
电磁感应与力学、能量综合问题教案
电磁感应与力学、能量的综合问题教学目标知识与技能：1、加强感应电动势的求算公式、楞次定律、右手定则与左手定则的理解与应用2、能深入理解并熟练处理电磁感应若干综合问题（电路、力学、能量、图像）过程与方法：问题分类处理，讲练一一对应，注重同一类问题的方法总结。
情感、态度、价值观：提高学生的分析综合能力和解决实际问题的能力，帮助学生克服畏难的情绪。
重难点1. 电磁感应中的动力学问题2.电磁感应中的能量问题教学过程：一、知识点回顾：1力：F安 = F合= 电源：2电与磁电路：例1如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.求(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向．(g=10m/s2，sin37°=0.6，)方法总结：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. 受力情况、运动情况的动态分析、思考路线是：导体受力运动产生感应电动势→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→感应电动势变化→…，周而复始地循环，直至最终达到稳定状态，此时加速度为零，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. 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）求出感应电动势的大小和方向。
高中物理总复习：电磁感应中的力电综合问题专题讲解
一对一个性化辅导教案物理总复习：电磁感应中的力电综合问题考点一、电磁感应中的电路问题 要点诠释：1、求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路。
“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路。
2、几个概念（1）电源电动势E BLv =或E n tφ∆=∆。
（2）电源内电路电压降r U Ir =，r 是发生电磁感应现象导体上的电阻。
（r 是内电路的电阻） （3）电源的路端电压U ，r U IR E U E Ir ==-=-（R 是外电路的电阻）。
路端电压、电动势和某电阻两端的电压三者的区别：（1）某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积。
（2）某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势。
（3）某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于电源电动势。
3、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或右手定则确定感应电动势的大小和方向。
（2）画等效电路：感应电流方向是电源内部电流的方向。
（3）运用闭合电路欧姆定律结合串、并联电路规律以及电功率计算公式等各关系式联立求解。
4、解题思路（1）明确电源的电动势B SE n nS nBt t tφ∆∆∆===∆∆∆ E BLv =，212E BL ω=，sin E nBS t ωω=（交流电）（2）明确电源的正、负极：根据电源内部电流的方向是从负极流向正极，即可确定“电源”的正、负极。
（3）明确电源的内阻：相当于电源的那部分电路的电阻。
（4）明确电路关系：即构成回路的各部分电路的串、并联关系。
（5）结合闭合电路的欧姆定律：结合电功、电功率等能量关系列方程求解。
【典型例题】类型一、电磁感应中的电路问题例1、把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为a 的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a 、电阻等于R 、粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触。
电磁感应综合问题(解析版)--2024年高考物理大题突破优选全文
电磁感应综合问题1.掌握应用动量定理处理电磁感应问题的思路。
2.掌握应用动量守恒定律处理电磁感应问题的方法。
3.熟练应用楞次定律与法拉第电磁感应定律解决问题。
4.会分析电磁感应中的图像问题。
5.会分析电磁感应中的动力学与能量问题。
电磁感应中的动力学与能量问题1(2024·河北·模拟预测)如图甲所示，水平粗糙导轨左侧接有定值电阻R =3Ω，导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B =1T ，导轨间距L =1m 。
一质量m =1kg ，阻值r =1Ω的金属棒在水平向右拉力F 作用下由静止开始从CD 处运动，金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25，金属棒的v -x 图像如图乙所示，取g =10m/s 2，求：(1)x =1m 时，安培力的大小；(2)从起点到发生x =1m 位移的过程中，金属棒产生的焦耳热；(3)从起点到发生x =1m 位移的过程中，拉力F 做的功。
【答案】(1)0.5N ；(2)116J ；(3)4.75J 【详解】(1)由图乙可知，x =1m 时，v =2m/s ，回路中电流为I =E R +r =BLv R +r=0.5A安培力的大小为F 安=IBL =0.5N (2)由图乙可得v =2x金属棒受到的安培力为F A =IBL =B 2L 2v R +r=x2(N )回路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，从起点到发生x =1m 位移的过程中，回路中产生的焦耳热为Q =W 安=F A x =0+0.52×1J =0.25J金属棒产生的焦耳热为Q 棒=r R +rQ =116J(3)从起点到发生x =1m 位移的过程中，根据动能定理有W F -W 安-μmgx =12mv 2解得拉力F 做的功为W F =4.75J1．电磁感应综合问题的解题思路2．求解焦耳热Q 的三种方法(1)焦耳定律：Q =I 2Rt ，适用于电流恒定的情况；(2)功能关系：Q =W 克安(W 克安为克服安培力做的功)；(3)能量转化：Q =ΔE (其他能的减少量)。
届高考物理第轮复习专题第讲电磁感应和力学综合课件要点
05
典型例题分析
简单题型示例
题目：一个带 电粒子在磁场 中运动，求其
运动轨迹
题目：一个带 电粒子在电场 中运动，求其
运动轨迹
题目：一个带 电粒子在磁场 和电场中运动， 求其运动轨迹
题目：一个带 电粒子在磁场 和电场中运动， 求其运动轨迹
和能量变化
中等难度题型示例
题型：电磁感应与 力学综合题
题目：一个带电粒 子在磁场中运动， 受到洛伦兹力作用， 求粒子的运动轨迹 和速度
提高物理实验 操作技能和实 验数据分析能 力
提高物理知识 在实际生活中 的应用能力
03
重点知识梳理
电磁感应的概念及定律
电磁感应：电流通过导体时，导体周围会产生磁场，这种现象称为电磁感应。
法拉第电磁感应定律：当导体在磁场中切割磁感线时，导体中会产生感应电流， 感应电流的大小与导体切割磁感线的速度、磁场的强度和导体的长度成正比。
楞次定律：感应电流的方向总是使感应电流产生的磁场阻碍原磁场的变化。
电磁感应的应用：电磁感应在电力、电子、通信等领域有着广泛的应用，如发电机、 变压器、电磁铁等。
电磁感应中的力学问题
电磁感应现象：电流通过导体产生磁场，磁场变化产生感应电流 电磁感应定律：法拉第电磁感应定律，描述电磁感应现象的规律 电磁感应中的力学问题：电磁力、安培力、洛伦兹力等力学问题 电磁感应中的能量问题：电磁感应中的能量转化和守恒问题 电磁感应中的动量问题：电磁感应中的动量守恒和动量定理问题 电磁感应中的电磁场问题：电磁感应中的电磁场分布和电磁场强度问
综合应用：电磁感应与力学的综合应用，如电磁感应制动、电磁感应驱动等 展望：电磁感应和力学的综合应用在未来的科技发展中的重要性，如电磁感应驱动技术在 电动汽车中的应用等。
电磁感应综合力学问题41页PPT
电磁感应综合力学问题
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。•7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
高考物理一轮复习 第52讲 电磁感应的综合问题 课件
解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第 二定律得F－μmg＝ma ① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有 v＝at0 ② 当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律 知产生的电动势为E＝Blv ③ 联立①②③式可得E＝Blt0(mF－μg)④
(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为 I，根据欧姆定律 I＝ER⑤ 式中 R 为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为
mg＝Bn2Rl2vn，mg＝Bn2＋1Rl2vn＋1，且 vn＋1＝2vn，联立解得 Bn＝ 2Bn＋1。
题型三 电磁感应中的动力学和能量问题
1.题型简述 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的 转化是通过安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能 转化为其他形式的能的过程；外力克服安培力做功的过程，则 是其他形式的能转化为电能的过程。
2.解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函 数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键。
3.解题步骤 (1)明确图像的种类，即是B－t图还是Φ－t图，或者E－t图、I －t图等。 (2)分析电磁感应的具体过程。 (3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系。 (4)结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定 律等知识写出相应的函数关系式。 (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距 等。 (6)画图像或判断图像。
2.解题步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)。 (2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转 化。 (3)根据能量守恒定律或功能关系列式求解。
3.两类情况 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝ I2Rt直接进行计算。 (2)若电流变化，则 ①利用安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服 安培力所做的功。 ②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则减 少的机械能等于产生的电能。
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y
v B
O
x
• 4. 在平行于水平地面的有界磁场上方相同高度处，有两 个边长相等的正方形线圈A、B，如图。把它们从静止开 始同时释放，下落过程中，线圈平面始终与磁感线垂直。 两个线圈由相同金属材料的导线制成，但B线圈的导线比 A粗。讨论哪个线圈先落地？
A
B
5.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它 们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量 均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路， 杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数μ，导轨电 阻不计，回路总电阻为2R。 整个装置处于磁感应强度大 小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水 平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某 一速度向下做匀速运动。设运动过程中金属细杆ab、cd与 导轨接触良好。重力加速度为g。求： • (1)ab杆匀速运动的速度v1； • (2)ab杆所受拉力F， • (3)ab杆以v1匀速运动时，cd杆 • 以v2(v2已知)匀速运动，则在cd • 杆向下运动h过程中，整个回路 • 中产生的焦耳热为多少？
B
C
D
d a
L
c b B h
A
C
ห้องสมุดไป่ตู้
D
巩固练习
1．如图所示，在水平方向的匀强磁场中竖直放 置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂 直。质量分别为ma、mb的两金属棒a和b与导 轨相连，并可沿导轨无摩擦地滑动。现用一 恒力F向上拉a，结果a和b分别向上和向下做 匀速运动，速度大小相等，如果a和b各自所 在轨道间距之比为1:2，此时F的功率为P1， 感应电流做功的功率为P2，下列关于P1和P2的 说法中正确的是 A．P1和P2一定相等 B．P1一定大于P2 C．若ma大于mb，则P1一定小于P2 D．若ma大于mb，则P1一定大于P2
d
感应电流的功率 等于外力的功率
a B v b
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？
c
外力做功将其它形式的能转化为电路中的电能
断路 了!
d B c a
其它形式 的能
克服安培力做功
电路中的电能
d
F
a
B v
电 流 做 功
b
c d
D
b a B b
v
其它形式 的能转化
c
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如图所示，在水平方向的匀强 磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方 向与导轨所在平面垂直。质量分别为 ma、mb的两金属棒a和b与导轨相连， 并可沿导轨无摩擦地滑动。现用一恒 力F向上拉a，结果a和b分别向上和向 下做匀速运动，速度大小相等，此时F 的功率为P1，感应电流做功的功率为P2， 下列关于P1和P2的说法中正确的是 A．P1和P2一定相等 B．P1一定大于P2 C．若ma大于mb，则P1一定小于P2 D．若ma大于mb，则P1一定大于P2 两种基本思路： 一、根据功率的定义P=Fv，结合力学知识。
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1．物理过程
磁通量 变 化
法拉第定律
楞次定律
电路 感应 安培力公式 力学 物体 感应 安培力 电流 运动 电动势 左手定则 知识 知识
2．两条重要的解题思路 （1）利用力与运动的关系进行分析求解 电磁感应现象中产生感应电流，感应电流在磁场中又会受 到安培力作用，从而影响物体的运动状态，反过来，物体运动 状态的改变又会影响电磁感应现象。利用各因素之间的制约关 系就能使问题得到解决。 （2）利用能量的转化和守恒关系进行分析求解 电磁感应规律的楞次定律和法拉第电磁感应定律是符合能量 转化和守恒定律的。对有些问题，用能量转化和守恒定律进行 求解，不失是一条捷径。
此时金属杆重力势能的减少转化为杆的电阻释放的热量
• 3.如图所示，一根电阻为R=0.6Ω的导线弯成一个圆形线圈， 圆半径r=1m，圆形线圈质量m=1kg，此线圈放在绝缘光 滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面B=0.5T的匀 强磁场。若线圈以初动能E0=5J沿x轴方向滑进磁场，当进 入磁场0.5m时，线圈中产生的电能为Ee=3J。求： • （1）此时线圈的运动速度 • （2）此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压 • （3）此时线圈加速度大小
例2
a
b
二、根据能量守恒，进而得出功率的关系。
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一、根据功率的定义P=Fv，结合力学知识。 a b
Ea=BLv a Eb=BLv b
P Fv (ma mb ) gv 1
P2 EI ( BLv BLv) I
2 BILv 2mb gv
a
mag
F
BIL
P P2 (ma mb ) gv 1
FN
B
F
F安
a
θ
G
1．物理过程
磁通量 变 化
法拉第定律
楞次定律
电路 感应 安培力公式 力学 物体 感应 安培力 电流 运动 电动势 左手定则 知识 知识
磁通量 法拉第定律 感 应 变 化 电动势
楞次定律
感 应 电路 感应 电动势 电流 知识 感应 电流 安培力公式 力学 物体 安培力 运动 左手定则 知识
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例5 如图所示，一边长为L，质量为m的正方形导线框abcd
从某高度自由落下，穿过高度为h（h＞L）的有界匀强磁 场。当ab边刚进入磁场上边缘AB时，导线框的速度为v1， 当ab边接近磁场下边缘CD时，导线框的速度为v2。设线 框的总电阻为R，磁感应强度为B。若ab边从AB到CD过程 中有一个最小速度v3，且v3＜v1，那么v3为多大？此过程中 产生热量Q为多少？ d a A h L c b
a B b v
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d
R
c
解（1）电动势E=BLv=0.2V， a 内电阻r=Rab=0.1Ω， 电流I=E/（r+R）=0.4A； E=BLv 感应电流的功率即电源的功率 P=EI=0.08W r=Rab （2） 安培力大小F=BIL=0.016N，方向向左 外力F＇=F=0.016N； b 功率P＇=F＇v=0.08W
b
∴选项Ｄ正确
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例3 在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂 形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC＝L ，质量为m 的金属杆 PQ用光滑金属套连接在框架 AB和CD上如图.金属杆 为PQ电阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时：
(1)开始下滑的加速度为 多少? (2)框内感应电流的方向怎样？ (3)金属杆下滑的最大速度是多少? (4)从开始下滑到达到最大速度过程中重力势能转化为什么能量 B C 解析: （1）开始PQ受力为mg, 所以 a=g （2）PQ向下加速运动,产生感应电流,方向顺时针, F
电磁感应与力学 的综合问题
电磁感应与电路知识的综合
磁通量 法拉第定律 感 应 变 化 电动势
楞次定律
感 应 电路 感应 电动势 电流 知识
• 分析步骤： • ①搞清哪一部分导体是电源，判断出电源正负极， 求出电动势。 • ②作出电路图。 • ③用电路知识进行计算。
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例1 如图所示，电阻Rab=0.1Ω的导
体ab沿光滑导线框向右做匀速运动， 线框中接有电阻R=0.4Ω。线框放 在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场 中，磁场方向垂直于线框所在的平 面。导体ab的长度L=0.4m，运动 d 速度v=5m/s。线框的电阻不计。求： R （1）感应电流的功率。 （2）使导体ab做匀速运动所需的外 c 力F’及其做功的功率。
受到向上的磁场力F作用。 （3）达最大速度时, F=BIL=B2 L2 vm /R =mg
P
∴vm=mgR /
B2
L2
I mg
Q
（4）由能量守恒定律,重力做，功减小的重力势能 A 转化为使PQ加速增大的动能和电路中的内能
D
• 例4 如图所示，倾角θ=30°，宽度L =1m的足够长的U形
平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B =1T，范围充分大 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上。用平行于 导轨功率恒为6W的牵引力，牵引一根质量m =0.2kg，电 阻R =1Ω放在导轨上的金属棒ab，由静止沿导轨向上移动， 棒ab始终与导轨接触良好且垂直，当金属棒移动2.8m时， 获得稳定速度，在此过程中金属棒产生的热量为5.8J（不 计导轨电阻及一切摩擦，取g =10m/s2）。问： （1）金属棒达到的稳定速度是多大？ （2）金属棒从静止达到稳定速度所需时间是多少？
BIL
b
mb g
A．P1和P2一定相等 B．P1一定大于P2 C．若ma大于mb，则P1一定小于P2 D．若ma大于mb，则P1一定大于P2 ∴选项Ｄ正确
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二、根据能量守恒，进而得出功率的关系。
a
P1-P2= magv -mb gv
A．P1和P2一定相等 B．P1一定大于P2 C．若ma大于mb，则P1一定小于P2 D．若ma大于mb，则P1一定大于P2
a b
两种基本思路： 一、根据功率的定义，抓住题中速度相等这一要点。 二、根据能量守恒，进而得出功率的关系。
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2. 竖直放置冂形金属框架，宽1m，足够长，一根 质量是0.1kg，电阻0.1Ω的金属杆可沿框架无摩擦地滑 动.框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应强 度是0.1T，金属杆MN自磁场边界上方0.8m处由静止释 放(如图).求： (1)金属杆刚进入磁场时的感应电动势； M N (2)金属杆刚进入磁场时的加速度； (3)金属杆运动的最大速度及此时 的能量转化情况. 答：(1) v 2gh 4m / s E=BLv=0.4V; (2) I=E/R=4A F=BIL=0.4N a=(mg-F)/m=6m/s2; (3) F=BIL=B2 L2 vm /R =mg vm=mgR / B2 L2 =10m/s,