20xx滬科版高中物理選修3-214電磁感應的案例分析(編輯修改稿)
2024-12-23 18:23 本頁面
【文章內容簡介】 2 ) 電磁感應現(xiàn)象中涉及的具有首尾速度的力學問題。 ① 關鍵要抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析 : 導體受力運動 → 產(chǎn)生感應電動勢 → 感應電流 → 通電導體受安培力 →合外力變化 → 加速度變化 → 速度變化 加速度等于零時 ,導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)。 探究一 探究二 探究三 ② 兩種狀態(tài)處理 : 達到穩(wěn)定運動狀態(tài)后 ,導體勻速運動 ,受力平衡 ,應根據(jù)平衡條件合外力為零列式分析平衡態(tài) 。 導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)之前 ,往往做變加速運動 ,處于非平衡態(tài) ,應 根據(jù)牛頓第二定律或結合功能關系分析非平衡態(tài)。 特別提醒 對于電磁感應現(xiàn)象中 ,導體在安培力及其他力共同作用下運動 ,最終趨于一穩(wěn)定狀態(tài)的問題 ,利用好導體達到穩(wěn)定狀態(tài)時的平衡方程 ,往往是解答該類問題的突破口。 探究一 探究二 探究三 例題 2 如圖所示 ,光滑的平行長直金屬導軌置于水平面內 ,間距為 L ,導軌左端接有阻值為 R 的電阻 ,質量為 m 的導體棒垂直跨接在導軌上。導軌和導體棒的電阻均不計 ,且接觸良好。在導軌平面上有一矩形區(qū)域內存在著豎直向下的勻強磁場 ,磁感應強度大小為 B 。開始時 ,導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端 ,當磁場以速度 v1勻速 向右移動時 ,導體棒隨之開始運動 ,同時受到水平向左、大小為 f 的恒定阻力 ,并很快達到恒定速度 ,此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內。求導體棒所達到的恒定速度 v2。 點撥 : ( 1 ) 導體棒的切割速度是導體棒與磁場的相對速度。 ( 2 ) 導體棒先做加速運動后達到勻速運動狀態(tài)。 ( 3 ) 導體棒達到恒定速度時受力平移。 探究一 探究二 探究三 解析 :導體棒切割磁感線的速度大小為 ( v 1 v 2 ), 則E= B ( v 1 v 2 ) L , I=????, F= BI L =??2??2( ?? 1 ?? 2 )??,當 F= f 時速度恒定 ,即 f= F=??2??2( ?? 1 ?? 2 )??, 所以 v 2 =v 1 ?? ????2??2。 答案 : v 1 ?? ????2??2 題后反思 此題情境相對復雜需要理清幾個關鍵點 :導體棒移動速度并非常規(guī)條件下的切割速度 ,因磁場移動與磁場的相對速度才是切割速度 。隨著導體棒加速運動 ,所受安培力在不斷減小 ,當達到 f= F 時 ,受力平衡 ,勻速運動。 探究一 探究二 探究三 觸類旁通 導體棒達到恒定速度時 ,導體棒所受安培力做正功還是負功 ? 由于安培力做功 ,試分析能量的轉化情況。 提示 :由右手定則可判斷感應電流方向 ,由左手定則可判斷導體棒所受安培力方向與速度方向相同 ,所以安培力做正功 ,而安培力做正功時 ,消耗電能 ,同時克服阻力而導致內能增加 ,所以安培力做功時電能轉化為內能。 探究一 探究二 探究三 電磁感應中的電路問題 問題導引 反電動勢的原理是什么 ? 反電動勢的方向判斷和電動勢一樣嗎 ? 提示 如圖所示 ,當電動機通過如圖所示電流時 ,線圈受安培力方向可由左手定則判定 ,轉動方向如圖所示 ,此時 AB 、 CD 兩邊切割磁感線 ,必有感應電動勢產(chǎn)生 ,感應電流方向可由右手定則來判定 ,與原電流方向相反 ,故這個電動勢叫做反電動勢。 探究一 探究二 探究三 名師精講 電磁感應現(xiàn)象中的電路問題 ( 1 ) 分析思路 :在電磁感應現(xiàn)象中 ,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢。若回路閉合 ,則產(chǎn)生感應電流 ,感應電流引起熱效應等 ,所以電磁感應問題常與電路知識綜合考查。解決與電路相聯(lián)系的電磁感應問題的基本方法是 : ① 明確哪部分導體或電路產(chǎn)生感應電動勢 ,該導體或電路就是電源 ,其他部分是外電路。 ② 用法拉第電磁感應定律確定感應電動勢的大小 ,用楞次定律確定感應電動勢的方向。 ③ 畫等效電路圖。分清內外電路 ,畫出等效電路圖是解決此
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