高中物理电磁感应习题课电磁感应中动力学及能量问题同步备课新人教.pptx

内容索引题型探究达标检测第1页/共27页1题型探究第2页/共27页一、电磁感应中的动力学问题1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.(2)求回路中的感应电流的大小和方向.(3)分析研究导体受力情况(包括安培力).(4)列动力学方程或平衡方程求解.第3页/共27页2.两种状态处理(1)导体处于平衡状态静止或匀速直线运动状态.处理方法：根据平衡条件合力等于零列式分析.(2)导体处于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.第4页/共27页(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；例例1 如图1甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.图1答案解析见解析图第5页/共27页(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；gsin 答案解析当ab杆的速度大小为v时，感应电动势EBLv，此时电路中的电流ab杆受到安培力F安BIL根据牛顿第二定律，有mgsin F安ma第7页/共27页(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值.答案解析当a0时，ab杆有最大速度：vm .第8页/共27页技巧点拨技巧点拨电磁感应现象中涉及到具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：导体运动产生感应电动势感应电流导体受安培力合力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.第9页/共27页针针对对训训练练1(多选)如图2所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆.开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，一段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是图2答案解析第10页/共27页1.电磁感应中能量的转化电磁感应中能量的转化电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程，其能量转化方式为：二、电磁感应中的能量问题第12页/共27页2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路求解电磁感应现象中能量问题的一般思路(1)确定回路，分清电源和外电路.(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化.如：有滑动摩擦力做功，必有内能产生；有重力做功，重力势能必然发生变化；克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能；如果安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能.(3)列有关能量的关系式.第13页/共27页例例2如图3所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角37，导轨间的距离L1.0 m，下端连接R1.6 的电阻，导轨电图3阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0 T.质量m0.5 kg、电阻r0.4 的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行s2.8 m后速度保持不变.求：(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)第14页/共27页(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；4 m/s答案解析金属棒匀速运动时产生的感应电流为I由平衡条件有Fmgsin BIL代入数据解得v4 m/s.第15页/共27页(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR.1.28 J设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有QFsmgssin mv2而QR Q，代入数据解得QR1.28 J.答案解析第16页/共27页针针对对训训练练2水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图4所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上.在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是A.撤去外力后，ab做匀减速运动B.合力对ab做的功为FxC.R上释放的热量为FxD.R上释放的热量为Fx答案解析图4第17页/共27页达标检测2第19页/共27页1.如图5所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落，不计空气阻力.如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为图5答案解析A.a1a2a3a4 B.a1a2a3a4C.a1a3a2a4 D.a1a3a2a4123第20页/共27页恒力F作用下沿导轨匀速上滑，且上升的高度为h，在这一过程中2.(多选)如图6所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的图6A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案解析123第22页/共27页3.如图7所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下.一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速率v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略.求：图7123第24页/共27页答案解析导体棒切割磁感线产生的感应电动势为EBlv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I电阻R消耗的功率为PI2R，联立可得P(1)电阻R消耗的功率；123第25页/共27页 mg答案解析对导体棒受力分析，水平方向上受到向左的安培力和向左的摩擦力及向右的外力，三力平衡，故有F安mgF，F安BIl ，故F mg.123(2)水平外力的大小.第26页/共27页感谢您的欣赏感谢您的欣赏第27页/共27页