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高二物理导学案8 课题：法拉第电磁感应定律的力学应用 课型：习题课 时间：2009年2月20日 执笔：石智斌 审核：高二物理备课组 ★学习目标：掌握，电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用，因此，电磁感应问题又往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学中的有关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用．时，速度达到最大值的特点。 如：水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab 的运动情况，并求ab的最大速度。 二、课内学习： 力学部分思路：分析通电导体的受力情况及力的效果，应用牛顿运动定律、动能定理等理顺力学量之间的关系。 处理的基本方法是： （1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。 （2）由全电路欧姆定律确定回路中的感应电流。 （3）分析研究导体受力情况 （4）列动力学方程或平衡方程求解。 1、预习问题探讨 2、例题、学习研讨 例1如图所示，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面，当ab棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为P0，除灯泡外，其他电阻不计，要使稳定状态灯泡的功率变为2P0，下列措施正确的是 A．换一个电阻为原来一半的灯泡 B．把磁感应强度B增为原来的2倍 C．换一根质量为原来的倍的金属棒 D．把导轨间的距离增大为原来的倍 如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的水平匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在的平面，方向向外，AC导体可紧贴光滑竖直导轨自由上下滑动，导轨足够长，回路总电阻R保持不变，当AC由静止释放后导体AC的加速度将达到一个与阻值R成反比的极限值导体AC的速度将达到一个与R成正比的极限值回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值以上判断正确的是A． B． C． D．例在磁感应强度为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? 作业： 1、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； (2)金属杆刚进入磁场时的加速度； 2、如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4Ω，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8s 后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大加速度和最终速度的大小。（g取10m/s2） 3、如图所示，两根相距为ｄ的足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为Ｒ的电阻．在x＞ 0 的一侧存在沿竖直方向的非均匀磁场，磁感强度B随x的增大而增大，B＝ｋx，式中的ｋ是一常量．一金属直杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动．当ｔ＝0 时位于x＝ 0处，速度为ｖ０，方向沿x轴的正方向．在运动过程中，有一大小可调节的外力Ｆ作用于金属杆以保持金属杆的加速度恒定，大小为ａ，方向沿x轴的负方向．设除外接的电阻R外，所有其他电阻都可以忽略．问： （1）该回路中的感应电流持续的时间多长？ （2）当金属杆的速度大小为ｖ０／2 时，回路中的感应电动势有多大？ 4、如图所示，两光滑水平导轨平行放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端跨接一个定值电阻R，导轨电阻不计，现将金属棒沿导轨由静止向右拉．若保持拉力恒定，经时间t1后速度为v、加速度为a1，最终以速度2v作匀速直线运动；保持拉力的功率恒定，经时间t2后速度也为v，加速度为a2，最终速度为2v作匀速直线运动。试证明a1=3a2。 5、如图所示，MN、PQ是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为L，导轨平面与水平面的夹角为α，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场，磁感强度为B，在导轨的M、P端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止释放开始沿导轨下滑．求ab棒的最大速度．（要求