高三物理高考《電學(xué)》專題復(fù)習(xí)系列08 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)與能量

2010屆高考物理《電學(xué)》專題復(fù)習(xí)系列課件.08《電磁感應(yīng)中的

動力學(xué)與能量》.電磁感應(yīng)中的動力學(xué)與能量專題要點·疑點·考點課前熱身能力·思維·方法.要點·疑點·考點解決力學(xué)問題的途徑是三條：1.牛頓定律；2.動量；3.能量.本章內(nèi)容與力學(xué)聯(lián)系較為廣泛，基本上也利用以上三條途徑分析處理.包括平衡問題、勻變速問題、圓周運動、動態(tài)分析、功和能及系統(tǒng)問題.尤其是本章內(nèi)容是電磁感應(yīng)，而從能量方面來看，以其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程來解決問題比較容易.再次闡述一下從動力學(xué)、能量方面著手處理問題的大體思路：對于單一物體適用牛頓定律、動量定理、動能定理、能的轉(zhuǎn)化和守恒；對于系統(tǒng)來說適用的有動量守恒、機械能守恒、功能關(guān)系等..課前熱身1.如圖12-6-1所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為l，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角是θ，在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，在導(dǎo)軌的A、C端連接一個阻值為R的電阻..課前熱身一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，求ab棒的最大速度.(已知動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體和金屬棒的電阻不計).課前熱身【答案】vm=mg(sinθ-μCosθ)R/B2I2.課前熱身2.電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長ab=1，ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖12-6-2所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是2mgh..課前熱身3.兩個小車A和B置于光滑水平面同一直線上，且相距一段距離.在A上固定有閉合的螺線管，車B上固定有一條形磁鐵，且條形磁鐵的軸線與螺線管在同一直線上，如圖12-6-3所示.車A的總質(zhì)量為M1=1.0kg,車B的總質(zhì)量M2=2.0kg，若車A以v0=6m/s的速度向原來靜止的車B運動，求螺線管內(nèi)因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的熱量有多少焦?.課前熱身【答案】12J.課前熱身4.如圖12-6-4，讓一線圈由位置1通過一個勻強磁場區(qū)域到達位置2，下列說法正確的是(AD).課前熱身A.線圈進入或離開磁場時，線圈中有感應(yīng)電流，且速度越大，感應(yīng)電流越大B.整個線圈在磁場中做勻速運動時，線圈中有穩(wěn)定的感應(yīng)電流C.整個線圈在磁場中做加速運動時，線圈中有逐漸增大的感應(yīng)電流D.整個線圈在磁場中不論做什么運動，都沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢.課前熱身變化：1給線圈施加一適當?shù)耐饬?，可使線圈以速度v從位置1勻速運動到位置2，則關(guān)于力F的做功情況，下列判斷正確的是(AD)A.只有當線圈進入或離開磁場時，才會有外力做功.B.由P=Fv可知，力F做功功率與速度v成正比.C.由W=2FL可知，力F做功與速度v無關(guān).D.v越大，力F做功越多.變化：2.若給線圈施加恒定的外力，使線圈由靜止開始從位置1運動到位置2，試大致畫出線圈中感應(yīng)電流的大小隨位移變化的圖線..課前熱身5.如圖12-6-5所示，導(dǎo)線MN可無摩擦地沿豎直的長直導(dǎo)軌滑動，且與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌位于水平方向的勻強磁場中，回路電阻是R，將MN由靜止開始釋放后的一段時間內(nèi)，MN運動的加速度可能是(B)A.保持不變B.逐漸減少C.逐漸增大D.先增大后減小.能力·思維·方法【例1】如圖12-6-6所示，用鋁板制成的“U”型框，將一質(zhì)量為m的帶電小球，用絕緣線懸掛在框的上方，讓整體在垂直于水平方向的勻強磁場中，向左以速度v勻速運動，懸掛拉力為T，則(A)A.懸線豎直，T=mgB.速度選擇合適的大小，可使T=0C.懸線豎直，T＜mgD.條件不足，無法確定.能力·思維·方法【解析】此題側(cè)重于受力分析.當框向左運動時，框的右邊做切割磁感線運動，而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其大小E=BLv(L為框的右邊豎直長度).且此時電勢是下板高、上板低，在兩個平行板間形成一個勻強電場，電場方向豎直向上，電場強度E=E/L=Bv.且小球?qū)⑹艿诫妶隽吐鍌惼澚餐饔?，無論小球帶何種電荷，電場力和洛倫茲力一定反向.洛倫茲力大小f=Bqv則與電場力F=Eq=Bqv是一對平衡力，所以懸線豎直，T=mg，故A正確..能力·思維·方法【例2】如圖12-6-7中圖甲所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.2m，電阻R=1.0Ω·；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.5T的勻強電場中，磁場方向垂直軌道面向下.現(xiàn)有一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示，求桿的質(zhì)量m和加速度a?.能力·思維·方法【解析】此題為牛頓定律應(yīng)用題.導(dǎo)體桿在軌道上做勻加速直線運動，用v表示其速度，t表示時間，則有：v=at，桿切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：E=Blv，在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流I=E/R，桿受到的安培阻力f=BIl，根據(jù)牛頓第二定律有：F-f=ma，聯(lián)立各式可得F=ma+B2l2at/R；則在圖乙上任取兩點代入求解：a=10m/s2，m=0.1kg..能力·思維·方法【例3】如圖12-6-8所示，a、b為在同一水平面內(nèi)的兩條相互平行的很長的直金屬導(dǎo)軌，在其上置有兩根可以在導(dǎo)軌上做無摩擦滑動的相互平行的金屬棒c、d，a、b相互垂直，c、d的質(zhì)量均為0.1kg，且電阻相等.圖12-6-8.能力·思維·方法棒與導(dǎo)軌接觸很好，其他電阻均不計，導(dǎo)軌間存在著方向豎直向上的勻強磁場.今在極短時間內(nèi)對d施以水平向右的沖擊，其沖量為1N·s；(1)試分析此后c與d的運動情況；(2)試求棒c的最大速度；(3)試求棒d總的發(fā)熱量..能力·思維·方法【解析】：c、d兩棒與導(dǎo)軌組成的閉合回路中由于磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，c、d兩棒受到安培力的作用，且等大反向，由于合外力為0，動量守恒，相當于是完全非彈性碰撞.(1)棒d受到的沖量后動量為p=m1v1，d將做切割磁感線運動，產(chǎn)生的磁感應(yīng)電動勢為E，回路中有感應(yīng)電流而使c、d兩棒受到安培力作用，d棒做減速運動，c棒做加速運動，當c、d兩棒速度相等時，回路中的感應(yīng)電流為0，此后均做勻速直線運動..能力·思維·方法(2)當兩棒速度相等時，c棒具有最大速度，d棒具有最小速度，根據(jù)動量守恒有：m1v1=(m1+m2)v，所以v=m1v1/(m1+m2)=5m/s.(3)兩棒做變速運動的過程，類似于碰撞，兩者組成的系統(tǒng)損失的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且內(nèi)能在兩者上均是由電阻發(fā)熱而產(chǎn)生，因電阻相同，所以d的發(fā)熱量為總熱量的一半：Qd=（1/2）(p2/2m1-p2/2(m1+m2))=1.25J..能力·思維·方法【例4】如圖12-6-9所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細桿掛在固定點O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回擺動的過程穿過水平方向的勻強磁場區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點摩擦和空氣阻力不計，則(AC).能力·思維·方法A.線框進入或離開磁場區(qū)域時，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且電流的方向相反B.線框進入磁場區(qū)域后，越靠近OO′線時速度越大，因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大C.線框開始擺動后，擺角會越來越小，擺角小到某一值后將不再減小D.線框擺動過程中，機械能完全轉(zhuǎn)化為線框電路中的電能.能力·思維·方法【解析】線框在進入和離開磁場的過程中磁通量才會變化，也可以看做其部分在切割磁感線，因此有感應(yīng)電流，且由楞次定律或右手定則可確定進入和離開磁場時感應(yīng)電流方向是相反的，故A項正確；當線圈整體都進入勻強磁場后，磁通量就保持不變了，此段過程中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤，但提醒一下的是此時還是有感應(yīng)電動勢的(如果是非勻強磁場，則又另當別論了)；.能力·思維·方法當線框在進入和離開磁場的過程中會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則回路中有機械能轉(zhuǎn)化為電能，或者說當導(dǎo)體在磁場中做相對磁場的切割運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時，一定會有安培“阻力”阻礙其相對運動，故線框的擺角會減小，但當線框最后整體都進入磁場中后，并只在磁場中擺動時，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，則機械能保持守恒，擺角就不會再變化，故C項正確，而D項錯誤.綜上所述，正確答案是AC項..再見..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:24PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:24PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/202312:44:24PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。20