動力學(xué)和能量導(dǎo)學(xué)案

1、班級： 組號： 姓名： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.熟練掌握安培力大小和方向的分析方法，會解決電磁感應(yīng)中（含安培力）的動力學(xué)問題。2.理解電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)，能熟練地從做功角度（克服安培力做功）、守恒角度（總能量守恒）、電路特征方面（電路中產(chǎn)生的電能）分析解決電磁感應(yīng)中的能量問題?！究键c(diǎn)復(fù)習(xí)】考點(diǎn)1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)問題 1安培力大小的分析思路：先分析感應(yīng)電動勢E= 或E= ，再求感應(yīng)電流I= ，然后求安培力F安= 。若是導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則安培力的表達(dá)式F安= ，其大小隨導(dǎo)體切割速度大小的變化而變化。2安培力方向的分析思路：先根據(jù) 或 判斷感應(yīng)電流方向，再根據(jù) 判斷安培力方向。

2、3安培力對導(dǎo)體棒運(yùn)動的兩種作用：導(dǎo)體棒由于通電而運(yùn)動時（因電而動），安培力是 力；由于導(dǎo)體棒的運(yùn)動而產(chǎn)生感應(yīng)電流時（因動而電），則磁場對導(dǎo)體棒的安培力為 力.4.導(dǎo)體棒兩種狀態(tài)的處理方法：導(dǎo)體處于平衡態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)）根據(jù) 列方程求解；導(dǎo)體處于非平衡態(tài)（加速度不為零）根據(jù) 或結(jié)合 分析解決?？键c(diǎn)2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題 1.能量的轉(zhuǎn)化及實(shí)質(zhì)：感應(yīng)電流在磁場中受 ，外力克服安培力_ _，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為_ _， 做功再將電能轉(zhuǎn)化為_ _。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化，實(shí)質(zhì)是其他形式的能和_ _之間的轉(zhuǎn)化。2電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的三種計算方法：(1)利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的

3、電能等于 所做的功，即 ；（2）利用能量守恒求解：機(jī)械能的減少量等于 ，即 ；(3)利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的 來計算?！緦c(diǎn)訓(xùn)練】1如圖所示，金屬棒AB垂直跨擱在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌接觸良好，棒AB和導(dǎo)軌的電阻均忽略不計，導(dǎo)軌左端接有電阻R，垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場向下穿過平面，現(xiàn)以水平向右的恒力F拉著棒AB向右移動，t秒末棒AB的速度為v，移動距離為x,且在t秒內(nèi)速度大小一直在變化，則下列判斷正確的是( )A.t秒內(nèi)AB棒所受安培力方向水平向左且逐漸增大B.t秒內(nèi)AB棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動C.t秒內(nèi)AB棒做勻加速直線運(yùn)動D.t秒末外力F做功的功率

4、為2.如圖所示，光滑金屬導(dǎo)軌AC、AD固定在水平面內(nèi)，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強(qiáng)磁場中.有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從某位置開始在導(dǎo)軌上水平向右運(yùn)動，最終恰好靜止在A點(diǎn).在運(yùn)動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終構(gòu)成等邊三角形回路，且通過A點(diǎn)的總電荷量為Q.已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸電阻阻值恒為R，其余電阻不計，則( )A.該過程中導(dǎo)體棒做勻減速運(yùn)動B.該過程中接觸電阻產(chǎn)生的熱量為C.開始運(yùn)動時，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成回路的面積為D.當(dāng)導(dǎo)體棒的速度為時，回路中感應(yīng)電流大小為初始時的一半【熱點(diǎn)考向1】電磁感應(yīng)中動力學(xué)臨界問題的求解方法【例證1】如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌，MN和M

5、N是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m.豎直向上的外力F作用在桿MN上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為R，導(dǎo)軌間距為l.整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直.導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g.在t=0時刻將細(xì)線燒斷，保持F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好.求：(1)細(xì)線燒斷后，任意時刻兩桿運(yùn)動的速度之比；(2)兩桿分別達(dá)到的最大速度。【互動探究】在【例證1】中，若MN下降h時，速度達(dá)到最大值，則從細(xì)線被燒斷到兩桿速度達(dá)到最大值，系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為多少？【熱點(diǎn)考向2】電磁感應(yīng)能量問題的規(guī)范求解【例證2】電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長s=1.1

6、5 m,兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5 的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上.阻值r=0.5 ，質(zhì)量m=0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr=0.1 J.(取g=10 m/s2)求：(1)金屬棒在此過程中克服安培力做的功W安；(2)金屬棒下滑速度v=2 m/s時的加速度a.(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm,有同學(xué)解答如下：由動能定理，。 由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題：若不正確，給出正確的解答?！咀兪接?xùn)練】如圖甲所示,水

7、平面上兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L=0.5 m,一端通過導(dǎo)線與阻值為R=0.5 的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m=0.5 kg的導(dǎo)體棒,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的電阻忽略不計;導(dǎo)軌所在位置有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1 T的勻強(qiáng)磁場,磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向上,現(xiàn)在給導(dǎo)體棒施加一水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2 s測量一次導(dǎo)體棒的速度,圖乙是根據(jù)所測數(shù)據(jù)描繪出導(dǎo)體棒的v-t圖象.求:(1)力F的大?。?2)t=2 s時導(dǎo)體棒的加速度；(3)估算3.2 s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量?！倦p基訓(xùn)練】1.如圖所示用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合線框a和b， 以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)

8、域中勻速地拉到磁場外，不考 慮線框的重力，若外力對線框做的功分別為Wa、Wb，則WaWb為( ) A.14 B.12 C.11 D.不能確定2平行金屬導(dǎo)軌MN豎直放置于絕緣水平的地板上，如圖所示，金屬桿PQ可以緊貼導(dǎo)軌無摩擦滑動，導(dǎo)軌間除固定電阻R外，其他電阻不計，勻強(qiáng)磁場B垂直穿過導(dǎo)軌平面，有以下兩種情況：第一次，閉合開關(guān)S，然后從圖中位置由靜止釋放PQ，經(jīng)過一段時間后PQ勻速到達(dá)地面；第二次，先從同一高度由靜止釋放PQ，當(dāng)PQ下滑一段距離后突然閉合開關(guān)，最終PQ也勻速到達(dá)了地面.設(shè)上述兩種情況下PQ由于切割磁感線產(chǎn)生的電能(都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)分別為E1、E2，則可斷定( )A.E1E2 B.E

9、1=E2 C.E1E2 D.無法判定E1、E2大小3.如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒與框架接觸良好，勻強(qiáng)磁場垂直于ab棒斜向下.從某時刻開始磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小(假設(shè)不會減至 零)，同時施加一個水平外力F使金屬棒ab保持靜止，則F( )A.方向向右，且為恒力 B.方向向右，且為變力C.方向向左，且為變力 D.方向向左，且為恒力4.如圖所示，閉合金屬環(huán)從高h(yuǎn)的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，整個裝置處在磁場中，設(shè)閉合環(huán)初速度為零，摩擦不計，則( )A.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾的高度小于h B.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾的高度等于hC.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾的高度小于h D.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)滾的高度大于h5.如圖甲所示,水平放置足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,左右兩端分別接有一個阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直,質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=R/2的金屬棒置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.現(xiàn)用一拉力F=