《5电磁感应现象的两类情况》公开课教案下载

《5电磁感应现象的两类情况》公开课教案优质课下载

实例一、AB杆受一冲量作用后 以初速度v0＝4m/s沿水平面内的导轨运动，经一段时间后而停止，如图3所示。已知AB的质量m＝5kg，定值电阻R＝2Ω，导轨宽l＝0.4m，导轨电阻不计，磁感应强度B＝0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，测得整个过程中通过导线的电 量q＝10-2C。求：

（1）整个过程中产生 的电热Q；

（2）AB杆的运动时间t。

(1)设AB杆通过的总位移为s，某时刻AB杆的速度为v，取一极短的时间△t， 则可认为在△t时间内AB杆做匀速运动，即v△t＝△s，∑v△t＝∑△s=s。

由 电流的定义式I=△q/△t，

整个过程中通过导线的电量q＝∑△q＝∑I△t ， ①

AB杆的速度为v时产生的感应电动势E=Blv，电流强度I＝E/R， ②

由①②两式可得q＝∑ EMBED Equation.3 △t＝ EMBED Equation.3 ∑v△t＝ EMBED Equation.3 s。 ③

由能量关系得，产生的电热Q＝ EMBED Equation.3 mv02－μmgs， ④

由③④式得Q＝ EMBED Equation.3 mv02－μmg EMBED Equation.3 。

将题中数据代入解得Q＝38J。

(2)根据动量定理，－μmgt－∑BIl△t＝－mv0

将∑I△t＝∑△q＝q，代入上式得：－μmgt－Blq＝－mv0 ⑤

解得t＝ EMBED Equation.3 。

代入数据可得AB杆的 运动时间t＝1s。

【点评】解答此题应用到时间微元、位移微元、速度微元、电量微元，涉及到电磁感应、闭合电路 欧姆定律、能量关系、动量定理及其相关知识。

实例2.如图6所示，竖直平面内有一边长为L、质量为m、电阻为R的正方形线框在竖直向下的匀强重力场和水平方向的磁场组成的复合场中以初速度v0水平抛出，磁场方向与线框平面垂直，磁场的磁感应强度随竖直向下的z轴按B=B0+kz的规律均匀增大，已知重力加速度为g,求：

线框竖直方向速度为 v1时，线框中瞬时电 流的大小；

线框在复合场中运动的最大电功率；

若线框从开始抛出 到瞬 时速度大小到达v2所 经历的时间为t，那么，线框在时间t内的总位移大小 为多少？

（3）线框受重力和安培力两个力，其中重力 EMBED Equation.3 为恒力，安培力F=(B2- B1)IL = EMBED Equation.3 为变力，我们把线框的运动分解为在重力作用下的运动和在安培力作用下 的运动。在重力作用下，在时间t 内增加的速度为(△v)1=gt.。在安培力作用下，在时间 t 内增加的速度(△v)2.可以采用微元法求得。设在微小时间△t 内，变力可以看做恒力，变加速运动可以看做匀加速运动，安培力F作用下的加速度为 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ，则在△t内速度的增加为△v = EMBED Equation.3 △t，而vz△t=△z，所以在时间t内由于安培力的作用而增加的速度（因为增加量为负，所以实际是减小）为

(△v)2.= Σ△v =Σ[- EMBED Equation.3 △t]= - EMBED Equation.3 Σvz△t=- EMBED Equation.3 Σ△z=- EMBED Equation.3 z。

再根据运动的合成，时间t内总的增加的速度为(△v)1+(△v)2= g t.- EMBED Equation.3 ·z。。

从宏观看速度的增加为 EMBED Equation.3 ，所以gt.- EMBED Equation.3 ·z = EMBED Equation.3 ，

解得线框在时间 EMBED Equation.3 内的总位移大小为 EMBED Equation.3