电磁感应专题电磁感应中的动力学问题这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是：对“双杆”类问题进行分类例析1、“双杆”向相反方向做匀速运动当两杆分别向相反方向运动时，相当于两个电池正向串联。

【例1】两根相距d =0.20m 的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B =0.2T ，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r =0.25Ω，回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v =5.0m/s ，如图所示.不计导轨上的摩擦.（1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小.（2）求两金属细杆在间距增加0.40m 的滑动过程中共产生的热量. 2.“双杆”同向运动，但一杆加速另一杆减速当两杆分别沿相同方向运动时，相当于两个电池反向串联。

【例2】两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L 。

导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路中其余部分的电阻可不计．在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B ．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度v 0．若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少．（2）当ab 棒的速度变为初速度的3/4时，cd 棒的加速度是多少？ 3. “双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。

“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动，另一杆在安培力作用下做加速运动，最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。

如【例3】（2003年全国理综卷）4．“双杆”在不等宽导轨上同向运动。

F=BIL界状态v 与a 方向关系运动状态的分析a 变化情况F=ma合外力感应电流确定电源（E ，r ）rR E I +=“双杆”在不等宽导轨上同向运动时，两杆所受的安培力不等大反向，所以不能利用动量守恒定律解题。

如【例4】（2004年全国理综卷）电磁感应中的一个重要推论——安培力的冲量公式感应电流通过直导线时，直导线在磁场中要受到安培力的作用，当导线与磁场垂直时，安培力的大小为F=BLI 。

在时间△t 内安培力的冲量RBLBLq t BLI tF ∆Φ==∆=∆，式中q 是通过导体截面的电量。

利用该公式解答问题十分简便，下面举例如图所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L 的区域内，有一个边长为a（a <L ）的正方形闭合线圈以初速v 0垂直磁场边界滑过磁场后速度变为v （v <v 0A ．完全进入磁场中时线圈的速度大于（v 0+v ）/2；B ．安全进入磁场中时线圈的速度等于（v 0+v ）/2； C ．完全进入磁场中时线圈的速度小于（v 0+v ）/2； D ．以上情况A 、B 均有可能，而C解析：设线圈完全进入磁场中时的速度为v x 。

线圈在穿过磁场的过程中所受合外力为安培力。

对于线圈进入磁场的过程，据动量定理可得：=∆Φ-=∆-R Ba t F 02mv mv RBa Ba x -=-对于线圈穿出磁场的过程，据动量定理可得：=∆Φ-=∆-R Ba t F x mv mv RBa Ba -=-2由上述二式可得20vv v x+=，即B 选项正确。

针对练习1．如图所示，金属杆a 在离地h 高处从静止开始沿弧形轨道下滑，导轨平行的水平部分有竖直向上的匀强磁场B ，水平部分导轨上原来放有一金属杆b .已知杆的质量为m a ，且与b 杆的质量比为m a ∶m b =3∶４，水平导轨足够长，不计摩擦，求：（1）a 和b 的最终速度分别是多大？a a（2）整个过程中回路释放的电能是多少？（3）若已知a 、b 杆的电阻之比R a ∶R b =3∶4，其余电阻不计，整个过程中a 、b 上产生的热量分别是多少？2．如图所示，abcd 和a /b /c /d /为水平放置的光滑平行导轨，区域内充满方向竖直向上的匀强磁场。

ab 、a /b /间的宽度是cd 、c /d /间宽度的2倍。

设导轨足够长，导体棒ef 的质量是棒gh 的质量的2倍。

现给导体棒ef 一个初速度v 0，沿导轨向左运动，当两棒的速度稳定时，两棒的速度分别是多少？3．如图，甲、乙两个完全相同的线圈，在距地面同一高度处由静止开始释放，A 、B 是边界范围、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场，只是A 的区域比B 的区域离地面高一些，两线圈下落时始终保持线圈平面与磁场垂直，则（ ）A. 甲先落地。

B. 乙先落地。

C. 二者同时落地。

D. 无法确定。

4． 水平放置的平行金属框架宽L =0.2m ，质量为m =0.1kg 的金属棒ab 放在框架上，并且与框架的两条边垂直。

整个装置放在磁感应强度B =0.5T ，方向垂直框架平面的匀强磁场中，如图所示。

金属棒ab 在F =2N 的水平向右的恒力作用下由静止开始运动。

电路中除R =0.05Ω外，其余电阻、摩擦阻力均不考虑。

试求当金属棒ab 达到最大速度后，撤去外力F ，此后感应电流还能产生的热量。

（设框架足够长）5．如图所示位于竖直平面的正方形平面导线框abcd ，边长为L =10cm ，线框质量为m =0.1kg ，电阻为R =0.5Ω，其下方有一匀强磁场区域，该区域上、下两边界间的距离为H （ H > L ），磁场的磁感应强度为B =5T ，方向与线框平面垂直。

今线框从距磁场上边界h =30cm 处自由下落，已知线框的dc 边进入磁场后，ab 边到达上边界之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc 边刚刚到达磁场下边界的过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功是多少？（g =10m/s 2）6．如图所示，在匀强磁场区域内与B 垂直的平面中有两根足够长的固定金属平行导轨，在它们上面横放两根平行导体棒构成矩形回路，长度为L ，质量为m ，电阻为R ，回路部分导轨电阻可忽略，棒与导轨无摩擦，不计重力和电磁辐射，且开始时图中左侧导体棒静止，右侧导体棒具有向右的初速v 0，试求两棒之间距离增长量x7．如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长L 为1m 、质量m 为0.1kg 的导体棒MN 上升，导体棒的电阻R 为1Ω，架在竖直放置的框架上，它们处于磁感应强度B 为1T 的匀强磁场中，磁场方向与框架平面垂直。

当导体棒上升h =3.8m 时，获得稳定的速度，导体棒上产生的热量为2J ，电动机牵引棒时，电压a表、电流表的读数分别为7V、1A，电动机内阻r为1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，求：（1）棒能达到的稳定速度；（2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间。

8（04年上海）水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下。

用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。

当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图。

（g=10m/s2）（1）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω；磁感应强度B为多大？（2）由v—F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？（答案：1T；f=2N，u=0.4 ）9（2008年合肥）如图（甲）所示，水平面上有两根不计电阻的金属导轨平行固定放置，间距d=1m，右端通过不计电阻的导线与阻值R=9Ω的小灯泡连接，在矩形区域CDFE内有竖直向上的匀强磁场，宽度=2m，区域内磁场的磁感应强度随时间变化情况如图L2（乙）所示，在t=0时，一阻值R=1Ω的导体棒在水平恒力F作用下由静止开始从位置AB沿导轨向右运动，导体棒与导轨间的滑动摩擦力f=0.8N，导体棒从位置AB运动到位置EF的过程中小灯泡的亮度没有发生变化，且已知导体棒进入磁场后作匀速运动。

求：（1）恒力F的大小；（2）导体棒从位置AB运动到位置EF过程中恒力F做的功和灯泡消耗的电能；（3）导体棒的质量m。

（答案：1.2N；1.44J；0.8kg）10（08年）两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感强度B＝0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。

导轨间的距离L＝0.20m。

两根质量均为m＝0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R＝0.50Ω。

在t＝0时刻，两杆都处于静止状态。

现有一与导轨平行，大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。

经过t＝5.0s，金属杆甲的加速度为a＝1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？（答案：8.15m/s，1.85m/s）重点题型：1.如图，在水平放置的无限长U形金属框架中，串一电容量为C的电容器，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。

电容器开始时带电量为Q（正负情况如图所示），现将一根长为l，质量为m的金属棒ab搁置在框架上，金属棒ab与框架接触良好且无摩擦，求合上k以后，ab棒的最终速度及电容器最终还剩的电量．2.如图1，边长为L，具有质量的刚性正方形导线框abcd，位于光滑水平面上，线框总电阻为R．虚线表示一匀强磁场区域的边界，宽为s(s>L)，磁感应强度为B，方向竖直向下．线框以v的初速度沿光滑水平面进入磁场，已知ab边刚进入磁场时通过导线框的电流强度为I0，试在I—x坐标上定性画出此后流过导线框的电流i随坐标位置x变化的图线。

【分析】要画出线框的电流i随x的变化图线，必须先分析线框在磁场中的受力情况、运动情况，再由运动情况判断线框中电流的变化情况，最后才能做出图线．本题中线框进入磁场受安培力作用而做减速运动，其运动情况和电流的变化规律可能有以下三种情况。

【解答】（1）线框还没有完全进入（或恰能完全进入）磁场时，速度就减小为零，此过程v减小，i减小，F减小，加速度a减小，使v减小，运动越来越慢，因而i减小的也越来越慢，图线斜率越来越小，最后v为零，i 为零．对应的图线如图2所示。

（2）线框不能完全通过（或恰能完全通过）磁场时，速度就减小为0．在0→L段，电流的变化情况同（l）类似，只是在L处，电流由某一数值I1突变为0；在L→s段，线框做匀速运动，无感应电流；在s点以后，线框做减速运动，直至v为零，i为零．此过程电流变化规律同（1）类似，只是方向相反，大小由—I1变为零．对应的图线如图3所示．（3）线框能完全通过磁场，且速度不为零．在0─段，电流变化情况和图线同（2）类似；在s→s+L段，电流变化情况同（2）中的s以后段类似，只是在s+L处，电流由某一数值—I2突变为0；此后线框匀速运动，无感应电流．对应的图线如图4所示。