课时 3 电磁感应中的动力学及能量问题[学科素养与目标要求] 物理观念：进一步熟练掌握牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等力学基本规律．科学思维：1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法，建立解决电磁感应中动力学问题的思维模型.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况，能用能量的观点分析和解决电磁感应问题．一、电磁感应中的动力学问题电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法：(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)用闭合电路欧姆定律求回路中感应电流的大小和方向．(3)分析导体的受力情况(包括安培力)．(4)列动力学方程(a≠0)或平衡方程(a＝0)求解．例 1 如图 1 所示，空间存在 B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ 是水平放置的平行长直导轨，其间距 L＝0.2m，R＝0.3Ω 的电阻接在导轨一端，ab 是跨接在导轨上质量 m＝0.1kg、接入电路的电阻 r＝0.1Ω 的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为 0.2.从零时刻开始，对 ab 棒施加一个大小为 F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：(g＝10m/s2)图 1(1)导体棒所能达到的最大速度；(2)试定性画出导体棒运动的速度－时间图象．答案 (1)10m/s (2)见解析图解析(1)导体棒切割磁感线运动，产生的感应电动势：E＝BLv①回路中的感应电流 I＝②导体棒受到的安培力 F 安＝BIL③导体棒运动过程中受到拉力 F、安培力 F 安和摩擦力 Ff的作用，根据牛顿第二定律：F－μmg－F 安＝ma④由①②③④得：F－μmg－＝ma⑤由⑤可知，随着速度的增大，安培力增大，加速度 a 减小，当加速度 a 减小到 0 时，速度达到最大．此时有 F－μmg－＝0可得：vm＝＝10 m/s.(2)由(1)中分析可知，导体棒运动的速度－时间图象如图所示．例 2 如图 2 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力．(重力加速度为 g)图 2(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...
