2022年电磁感应中的动力学和能量问题公开课教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载物理公开课教案主讲人：杜大春 时间： 20XX 年 12 月 20 日电磁感应中的动力学和能量问题（一）考点一 电磁感应中的动力学问题分析1导体两种状态：1导体的平稳态 静止状态或匀速直线运动状态2导体的非平稳态 加速度不为零2抓好受力情形、运动情形的动态分析：例1、如下列图,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,有两根水平放置且足够长的平行金属导轨 AB、 CD,在导轨的 AC端连接一阻值为 R的电阻,一根质量为 m的金属棒ab,垂直导轨放置, 导轨和金属棒的电阻不计；金属棒与导轨间的动摩擦因数为 ,如用恒力 F沿水平向右

2、拉导体棒运动,求金属棒的最大速度；摸索：如下列图,线圈内有抱负的磁场边界,当磁感应强度匀称增加时,有一带电量名师归纳总结 为q,质量为 m的粒子静止于水平放置的平行板电容器中间,就此粒子带,如线第 1 页,共 7 页圈的匝数为 n,线圈面积为S,平行板电容器的板间距离为d,就磁感应强度的变化率为；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 考点二电磁感应中的能量问题分析学习必备欢迎下载1电磁感应过程往往涉及多种能量的转化1如图中金属棒 ab 沿导轨由静止下滑时,重力势能削减,一部分用来克服安培力做功, 转化为感应电流的电能,最终在 R 上转化为焦耳热,另一部分转

3、化为金属棒的动能2如导轨足够长, 棒最终达到稳固状态匀速运动时,服安培力做功,转化为感应电流的电能2安培力做功和电能变化的特定对应关系重力势能的减小就完全用来克“ 外力 ” 克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能同理,安培力 做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转 化为其他形式的能3在利用功能关系分析电磁感应的能量问题时,第一应对讨论对象进行精确的受力分析,判定各力做功情形,利用动能定理或功能关系列式求解4利用能量守恒分析电磁感应问题时,应留意明确初、末状态及其能量转化,依据力 做功和相应形式能的转化列式求解例 2、如下列图,空间存在竖直向上、磁感

4、应强度B1 T 的匀强磁场, ab、cd 是相互平行间距 L 1 m 的长直导轨,它们处在同一水平面内,左边通过金属杆 ac 相连质量 m1 kg 的导体棒 MN 水平放置在导轨上,已知 MN 与 ac 的总电阻 R0.2 ,其他电阻不计导体棒MN 通过不行伸长的细线经光滑定滑轮与质量也为m 的重物相连,现将重物由静止状态释放后与导体棒 好已知导体棒与导轨间的动摩擦因数MN 一起运动,并始终保持导体棒与导轨接触良 0.5,其他摩擦不计,导轨足够长,重物离地面足够高,重力加速度 g 取 10 m/s2. 1请定性说明：导体棒MN 在达到匀速运动前,速度和加速度是如何变化的？达到名师归纳总结 匀速

5、运动时MN 受到的哪些力的合力为零？并定性画出棒从静止至匀速运动的过程；第 2 页,共 7 页中所受的安培力大小随时间变化的图象不需说明理由及运算达到匀速运动的时间2如已知重物下降高度h2 m 时,导体棒恰好开头做匀速运动,在此过程中ac 边产生的焦耳热Q3 J,求导体棒MN 的电阻值 r. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3、如下列图, 两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ 间距为 l0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角完全相同的两金属棒 ab、cd 分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,

6、已知两棒质量均为 m0.02 kg,电阻均为 R0.1 ,整个装置处在垂直于导轨平面对上的匀强磁场中,磁感应强度 B0.2 T,棒 ab 在平行于导轨向上的力 F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒 cd 恰好能够保持静止,取 g10 m/s 2,问： 1通过棒 cd 的电流 I 是多少,方向如何？2棒 ab 受到的力 F 多大？名师归纳总结 3棒 cd 每产生 Q0.1 J 的热量,力F 做的功第 3 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1如下列图, MN 和 PQ 是两根相互平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且

7、电阻不计有一垂直导轨平面对里的匀强磁场,磁 感应强度为 B,宽度为 L,ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开头,将开关 S 断开,让ab 由静止开头自由下落,过段时间后,再将 S 闭合,如从 S 闭合开头计时,就金属杆ab 的速度 v 随时间 t 变化的图象可能是 2如下列图,两足够长平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面对下,金属棒 ab、cd 与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒 ab、 cd的质量之比为 21.用一沿导轨方向的恒力 F 水平向右拉金属棒 cd,经过足够长时间以后 A金属棒 ab、 cd 都做匀速运动 B金属棒 ab 上的电流

8、方向是由 b向 aC金属棒 cd 所受安培力的大小等于2F/3 D两金属棒间距离保持不变在3、如下列图, 水平固定放置的足够长的U 形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,导轨上放着金属棒 ab,开头时 ab 棒以水平初速度 v0 向右运动,最终静止在导轨上,就导轨光滑和导轨粗糙的两种情形相比较,这个过程 A安培力对 ab 棒所做的功不相等 B电流所做的功相等C产生的总内能相等D通过 ab 棒的电荷量相等名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载4、如下列图,一个质量为m=0.01kg ,边长 L=0.1m ,

9、电阻 R=0.4 的正方形导体线框abcd,从高 h=0.8m 的高处由静止自由下落,下落时线框平面始终在竖直平面内,且保持与水平磁场方向垂直,当线框下边运动（ g=10m/s2）B的大小1磁场的磁感应强度bc 刚一进入下方的有界匀强磁场时,恰好做匀速2假如线圈的下边bc通过磁场所经受的时间为t=0.125s,求 bc边刚从磁场下边穿出时线框的加速度大小；5、如图,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为 R的小灯泡整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为 m、电阻可以忽视的金属棒 MN 从图示位置由

10、静止开头释放金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为 g.求：1磁感应强度的大小；2灯泡正常发光时导体棒的运动速率名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载 37的绝缘6、如下列图,两根足够长的光滑直金属导轨MN、 PQ 平行固定在倾角斜面上,两导轨间距 L1 m,导轨的电阻可忽视M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻一根质量 m1 kg、电阻 r0.2 的匀称直金属杆 ab 放在两导轨上,与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度B0.5 T 的匀强磁场中,磁场方向

11、垂直斜面向下自图示位置起,杆ab 受到大小为F0.5v2式中 v 为杆 ab 运动的速度,力F的单位为 N、方向平行导轨沿斜面对下的拉力作用,由静止开头运动,测得通过电阻R 的电流随时间匀称增大g 取 10 m/s 2,sin 37 0.6. 1试判定金属杆 ab 在匀强磁场中做何种运动,并请写出推理过程；2求电阻 R 的阻值；3求金属杆 ab 自静止开头下滑通过位移x1 m 所需的时间t. 电磁感应中的动力学和能量问题（一）答案名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载例题 1：F- mgR/B 2L 2

12、例题 2：例 2 1见解析 20.13 解析 1当 MN 棒匀速运动时,悬挂重物的细线的拉力与安培力及摩擦力三力的合力为零；在达到稳固速度前,导体棒的加速度逐步减小,速度逐步增大；安培力大小随时间变化的图象如下列图,匀速运动时,由平稳条件可知2导体棒 MN 匀速运动时,感应电动势EBLv所以感应电流IBLv R由平稳条件可知：mg BIL mg联立解得 vmg1RB 2L 21 m/s 依据能量守恒得mgh mghQ 总1 2 2mv230.4 J 解得 Q 总 mgh1 mv2 9 J 又 QI2Rt,而串联电路中电流相等所以r RQ总Q Q总解得 rQ总QR93 0.2 0.13 Q总9例题 3：11 A方向由 d 至 c20.2 NACD BC AC 4、1T,-0.25 5、1 mg2L RP 2 2P mg6、1匀加速运动 20.3 30.5 s mgF 安 mg得 F 安5 N. 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页