電磁感應(yīng)中的力和運(yùn)動相結(jié)合

法拉第電磁感應(yīng)定律

的應(yīng)用——力和運(yùn)動結(jié)合的動態(tài)分析【例1】如圖所示，有兩根和水平方向成a角的光滑平行的金屬軌道，上端接有電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B．一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，金屬棒內(nèi)阻為r；設(shè)金屬棒長為L，試求：BαR⑴試分析金屬棒在軌道上做怎樣的運(yùn)動？

⑵在金屬棒加速下滑過程中，當(dāng)其速度大小為V時(shí)，求此時(shí)桿中的電流及其加速度的大??；⑶求下滑過程中，桿可以達(dá)到的最大速度。BαRαBmgN×mgNF安●力和運(yùn)動結(jié)合的動態(tài)分析方法各量之間關(guān)系：運(yùn)動V電磁感應(yīng)E、I安培力FF和V關(guān)系：①F和V之間具有瞬間對應(yīng)的關(guān)系；②F與主運(yùn)動者的運(yùn)動方向相反；③“阻礙”的體現(xiàn)。運(yùn)動vEIFa●分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中力學(xué)問題的基本方法：⑴選擇研究對象。(即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)；)⑵(利用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律)求感應(yīng)電動勢E的大小和方向；⑶求(出回路中的)電流I大??；⑷分析(所選定的研究對象的)受力F情況；⑸(根據(jù)牛頓定律)分析加速度a和速度v的變化.(并求解相關(guān)問題)【例2】如圖所示，兩根豎直平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌M、N，與一電阻R相連，導(dǎo)軌足夠長，間距為L;有一內(nèi)阻不計(jì)的金屬桿ab橫放在M、N之間，ab桿的正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里現(xiàn)將ab由靜止釋放，試分析將ab由靜止釋放后做怎樣的運(yùn)動？×××××××××××××××××××××××××abRab×××××××××××××××××××××××××RmgF安●若F安=mg即：v金屬棒做勻速運(yùn)動●若即：所以：金屬棒先做a減小的變加速運(yùn)動，后作勻速直線運(yùn)動。金屬棒做加速運(yùn)動加速度：v↑a↓當(dāng)a=0時(shí)即：金屬棒做勻速運(yùn)動●若即：所以：金屬棒先做a減小的變減速運(yùn)動，后作勻速直線運(yùn)動。金屬棒做減速運(yùn)動加速度：v↓a↓當(dāng)a=0時(shí)即：金屬棒做勻速運(yùn)動例3、已知：AB、CD足夠長，L，θ，B，R。金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，質(zhì)量為m，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻阻都不計(jì)。求ab棒下滑的最大速度θθDCABBabR例4、如圖B=0.2T，金屬棒ab向右勻速運(yùn)動，v=5m/s，L=40cm，電阻R=0.5Ω,其余電阻不計(jì)，摩擦也不計(jì)，試求：①感應(yīng)電動勢的大小②感應(yīng)電流的大小和方向③使金屬棒勻速運(yùn)動所需的拉力④感應(yīng)電流的功率⑤拉力的功率RFmrMNQPabB例5、導(dǎo)軌光滑、水平、電阻不計(jì)、間距L=0.20m；導(dǎo)體棒長也為L、電阻不計(jì)、垂直靜止于導(dǎo)軌上；磁場豎直向下且B=0.5T；已知電阻R=1.0Ω；現(xiàn)有一個(gè)外力F沿軌道拉桿，使之做勻加速運(yùn)動，測得F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，求：桿的質(zhì)量和加速度a。BFRF/N0481216202428t/s12345678例6、如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，并且以△B/△t=0.1T/S在變化.水平軌道電阻不計(jì)，且不計(jì)摩擦阻力，寬0.5m的導(dǎo)軌上放一電阻R0=0.1Ω的導(dǎo)體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質(zhì)量為M=0.2kg的重物，軌道左端連接的電阻R=0.4Ω，圖中的L=0.8m，求至少經(jīng)過多長時(shí)間才能吊起重物。例題7