专题40 破解电磁感应综合题的方法
1.电磁感应与力学综合
方法:从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律
(1)基本思路:受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解。
(2)注意安培力的特点:
(3)纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力,电磁感应中多一个安培力,安培力随速度变化,部分弹力及相应的摩擦力也随之而变,导致物体的运动状态发生变化,在分析问题时要注意上述联系。
【题1】如图所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑,求此过程中 ab棒的最大速度。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻都不计。
【答案】
过程,当加速度减到a=0时,其速度即增到最大v=vm,此时必将处于平衡状态,以 后将以vm匀速下滑
取平行和垂直导轨的两个方向对ab所受的力进行正交分解,应有:FN = mgcosθ Ff= μmgcosθ
由①②③可得
以ab为研究对象,根据牛顿第二定律应有:mgsinθ –μmgcosθ- =ma
ab做加速度减小的变加速运动,当a=0时速度达最大
因此,ab达到vm时应有:mgsinθ –μmgcosθ- =0 ④
由④式可解得
注意:(1)电磁感应 中的动态分析,是处理电磁感应问题的关键,要学会从动态分析的过程中来选择是从动力学方面,还是从能量、动量方面来解决问题。
(2)在分析运动导体的受力时,常画出平面示意图和物体受力图。