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文檔簡介
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=
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