1、（36）电磁感应与力学的综合【复习目标】1进一步理解电磁感应的相关知识,掌握单杆问题的特点及处理方法。2掌握电磁感应与力学及能量综合问题的解题思路及方法。【预习任务】完成下列任务，记忆并掌握下列概念和规律。一、感应电流在磁场中所受的安培力1安培力的大小：在单杆切割磁感线时，由感应电动势E_，感应电流I_和安培力公式F_，得安培力F=_。2安培力的方向判断（1）先用_定则确定感应电流方向，再用_定则确定安培力方向。（2）安培力方向一定和导体切割磁感线的相对运动方向_。二、电磁感应中的能量转化1电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功，机械能或其他能量转化成_；感应电流通过电路做功又把电能转化成
2、其他形式的能(如内能)。这一功能转化途径可表示为：2电能求解思路主要有三种（1）用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能_克服安培力所做的功。（2）用能量守恒求解：其他形式的能的减少量_等于产生的电能。（3）用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。三、单杆问题的特点1动力学特点：光滑导体框架放在垂直框架平面的匀强磁场中，在恒力F的作用下由静止开始运动的杆，随着v的增大，其安培力_，其加速度a在_，当a减为零时，v达到最大，此后杆做匀速运动。2能量转化特点：克服安培力所做的功等于由其他形式的能转化成的电能。【自主检测】1把正方形线框从匀强磁场中匀速拉出，第一次速率为V，第二次为2V。两
3、次拉出时拉力F1:F2=_1:2_，拉力所做功W1:W2=_1:2_，流过横截面的电量q1:q2=_1:1_，线框中产生的热量Q1:Q2=_1:2_。【课堂探究】【例1】如图所示，AB、CD是固定的水平放置的足够长U形金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放一金属棒ab，给ab一个水平向右的初速度v0使它运动起来，最后静止在导轨上，在导轨光滑和粗糙两种情况下（ C ）A安培力对ab所做的功相等 B电流通过整个回路做功相等C整个回路产生的热量相等 D到停止运动时，两种情况棒运动距离相等【例2】如图，cd，ef是两根电阻不计的光滑金属导轨，导轨间距离为L=0.5m，导轨所在的平面与水
4、平面间的夹角为600，两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，金属棒ab质量m=10g，电阻R=5，导轨足够长，问：（1）若开关S断开，将ab由静止释放，经过多长时间将S接通，ab将刚好做匀速运动？0.8s（2）若开关S闭合，将ab由静止开始释放，ab上的最大热功率多大？0.6W【例3】足够长光滑金属导轨平面与水平面成角（90)，其中MN平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，棒接入电路的电阻为R，当流过棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒在此过程中（ B ）A
5、F运动的平均速度大小为v/2 B平滑位移大小为C产生的焦耳热为D受到的最大安培力大小为【例4】两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数，导轨电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动，设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好，重力加速度为g，求：（1）ab杆匀速运动的速度v1；（2）ab杆所受拉力F；（3）ab杆以v1匀速运动时，cd杆以v2（v2已知）匀速运动，则在cd杆向下运动过程中，整个回路中产生的焦耳热。
