法拉第、楞次定律的应用（一）

法 拉 第 、 楞 次 定 律 的 应 用 （ 一 ）一、【教学目标】（1 ）用动力学和运动学的观点分析电磁感应现象．（2 ）用能量转化和守恒的观点分析电磁感应现象．（3 ）电磁感应现象中运用电学和力学知识综合分析问题．二、【教学过程与典型例题】1 、导体棒在磁场中运动类问题[ 例题1] 如图、光滑金属导轨竖直放置且足够长，电源电动势3V 、电源内阻与金属棒电阻相等。当K1闭合K2打开时、棒恰好静止，当K2闭合K1打开时：（1 ）棒在运动过程中的最大感应电动势是多大？（2 ）当棒的加速度为g/2 时，感应电动势是多大？ 解析：断开K1接通K2时、棒在安培力和重力的作用下做加速度不断变小的加速运动，设电源内阻与金属棒电阻均为R 。当断开K2接通K1时棒静止、有： mg=BIL=B R2L 当断开K1接通K2达到稳定状态时、有： mg=BI‘L=B R2 L以上两式相比后得到ε‘=1/2ε=1.5V 在棒的加速度等于1/2g时、金属棒的感应电动势为ε‘’ ，则有：mg-BI’’L=ma 即mg-B R L=ma求出  =0.75V[ 例题2]如图所示、磁场B 斜向上与水平光滑的轨道夹角为300 、导棒质量为m 、有效长度为L 、电阻不计，外电阻为R 。在水平方向的外力F 作用下开始加速、当轨道对棒的支持力为0 时、求导体棒的速度V= ？解析：本题主要是对导体棒受力分析、先根据右手定则判断感应电流的方向、再由左手定则判断出安培力的方向。在竖直方向上，当轨道对棒的支持力为0 时、导棒受到安培力在竖直向上的分量大小等于导棒受到的重力mg. 。即BILcos300=mg又I=ε/R=BLVsin300/R 求出V=mgR/(B2L2sin300cos300)点评：本题导体棒在水平方向的受力情况不要求。本题的关键是正确判断出安培力的大小和方向。[ 例题3]两根相距为d 的平行放置的光滑导轨，倾角均为θ，轨道间接有电阻R ，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B 。一质量为m 、电阻为R/4 的导体棒由静止开始沿轨道下滑，轨道足够长、轨1K2K1道电阻不计，求棒所受到的重力的最大功率？解析：根据功率P=FVcosθ 当V 达到最大时、P 达到最大。关键是求出导体棒沿斜面下滑的最大速度。对导体棒受力分析、当加速度为0 时、速度达到最大。BILcosθ=mgsinθI=ε/1.25R=BLVcosθ/1.25R由以上式子解出PMAX=5m2g2Rtan2θ/(4B2d2)点评：本题是考查导体棒在斜面轨道上的受力情况、关键是要能正确的受力分析。2 、两根导体棒在磁场中运动的问题 [例题4] 水平面上有两根足够...