一轮配书-物理-第9章-专题六-电磁感应中的动力学和能量问题课件.ppt

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1、考纲解读考点一考点二考点三高考模拟练出高分1.能解决电磁感应中涉及安培力的动态分析和平衡问题2.会分析电磁感应问题中的能量转化，并会进行有关计算1．导体的两种运动状态(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析．(2)导体的非平衡状态——加速度不为零．处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析．2．电磁感应中的动力学问题分析思路(1)电路分析：导体棒相当于电源，感应电动势相当于电源的电动势，导体棒的电阻相当于电源的内阻，感应电流I＝BLv/(R+r).(2)受力分析：导体棒受到安培力及其他力，安培力F安＝BIL

2、或B2L2v/R总根据牛顿第二定律列动力学方程：F合＝ma.(3)过程分析：由于安培力是变力，导体棒做变加速或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力平衡条件列平衡方程F合＝0.[例1]如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L＝0.50m，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N、Q间连接一个电阻R＝5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B＝1.0T．将一根质量为m＝0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的

3、动摩擦因数μ＝0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s＝2.0m．已知g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：[审题]加速度：受力分析；由牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma[例1](1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；[解析]（1）金属棒受力分析如图所示：a＝2.0m/s2[审题]速度：过程分析；设金属棒到达cd位置时速度大小为v、电流为I(2)金属棒到达cd处的速度大小；[解析]金属棒做加速度减小的加速运动，在cd处匀速，金属棒受力平衡Mgsinθ＝BIL＋μmgcosθv=2m/s[

4、审题]热量：过程分析；列式时用能量观点(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量．[解析]金属棒从ab运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量为Q，由能量守恒Q=0.10J[变式题组]1．(2014·天津·11)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg、电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然

5、后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2，[解析](1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；[审题]电流方向：右手定则[解析](2)开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsinθ(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；[审题]速度：从两根导棒的受力进行突破ab刚要上滑时，ab受

6、到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安＝m1gsinθ＋Fmax[解析](3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．[审题]热量：从能量守恒角度列式求解[规律总结]电磁感应与动力学问题的解题策略:此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前首先要建立“动→电→动”的思维顺序，可概括为：(1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向．(2)根据等效电路图，求解回路中感应电流的大小及方向．(3)分

7、析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的感应电流有什么影响，最后定性分析导体棒的最终运动情况．(4)列牛顿第二定律或平衡方程求解．1．过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程．(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．(3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安