电磁感应现象中的力学综合专题课件-人教版.ppt

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1、大家好,力电主导地位：,近5年高考回顾,电磁感应现象中的力学综合问题,知识结构,如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两条足够长的光滑平行金属导轨，其电阻不计，间距为L，导轨平面与磁场方向垂直。ab、cd为两根垂直导轨放置的、电阻都为R、质量都为m的金属棒,两者相距为x0。棒cd用能承受最大拉力为T0的水平细线拉住，问：（一）用水平向右的恒力F拉动ab棒，设细线始终未被拉断，则ab棒此后做什么运动？最终速度为多少？,【例题】,【分析】,ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力FA，,怎样表述清楚一个运动？,三要素：初状态、加速度、速

2、度,a=(F-FA)/m，FA=BIL，I=BLV/2R,最后，当FA=F 时，a=0，速度达到最大,F=FA=BIL=B2 L2 vm/2R,vm=2FR/B2 L2,可见a减小,vm称为收尾速度.,又解：匀速运动时，拉力所做的功使机械能转化为电阻上的内能，即机械功率热功率。,F vm=I2。2R=B2 L2 v2 m/2R vm=2FR/B2 L2,你还有其它解法吗？,？运动,（二）棒ab在水平拉力F的作用下以加速度a由静止开始向右做匀加速直线运动，,在时刻t，ab棒的速度,va t,棒中感应电动势为,EB L vB L a t,棒中的感应电流为 I,由牛顿第二定律 FBILma,得 F=

3、,解：,【分析】,FBILma,IE/2R,EB L v,va t,（1）线断以前力F 随时间 t 的变化规律?,解：细线拉断时满足 BIL=T0,（2）经时间t0细线将被拉断，则t0 为多大？此时拉力F 为多大？,即 T0,得t0=,平衡,F合=0,【分析】,cd棒原先静止状态,T 随之增大.,即 TFA,对ab根据牛顿第二定律有,F FAma,得 FT0ma,两棒的安培力大小相等,对ab棒:,B L=T0,1.【分析】,受力,运动,研究对象,一个确定,二个分析,状态,过程,初,末,2.【找出正确物理规律】,3.【列方程】,解题基本步骤,（3）若经过时间 t0 线断的同时撤去外力F，此后两根

4、棒各做什么运动？,此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？,此后的过程中cd棒消耗的电能是多少？,运动情况：ab棒向右减速运动(a减小)，cd 棒向右加速运动(a减小)，当两者速度相等时,a=0,两者一起以共同速度V匀速运动。,*最终两棒运动稳定时相距多远？,此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？,mv0=2mv,根据能量转化和守恒定律，两棒产生的热量,Q=E初E末,mv02-2mv2,得 v=v0/2,=mv02,?,V0,ab棒匀加速运动直到线拉断，故,a t0,由以上解得,Q,系统合外力为零，根据动量守恒,会做但得分不全，可 惜！,此后的过程中cd棒消耗的电能是多少？,【分析】,1.是否就

5、等于cd棒产生的热量?,2.是否为安培力对cd棒做的功?,Ecd=Qcd+Ek,根据能量守恒和转化定律,对cd棒有,=Q+mv2,=mv02,=,A.ab棒克服安培力做的功是否等于安培力对cd做的功?,C.该系统的能量转化情况究竟是怎样的呢?,思考?,B.系统产生的热量跟那个功有关?,此后的过程中cd棒消耗的电能是多少？,【分析】,1.是否就等于cd棒产生的热量?,2.是否为安培力对cd棒做的功?,Ecd=Qcd+Ek,根据能量守恒和转化定律,对cd棒有,=Q+mv2,=mv02,=,A.ab棒克服安培力做的功是否等于安培力对cd做的功?,C.该系统的能量转化情况究竟是怎样的呢?,思考?,B.

6、系统产生的热量跟那个功有关?,概念理解是 基 础,*最终两棒运动稳定时相距多远？,(提示1:,【分析】,两棒都是变加速运动，求距离不能运用运动学公式，能否用功和能观点呢？,从电量的角度),设线断后经过时间两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量 q t,而,故 q,（x2x1）,其中x1为线断时刻ab棒距cd棒的距离,X2为两棒最终的相对距离,故 x1 a t02,图示,X1=?,*最终两棒运动稳定时相距多远？,(提示1:,【分析】,两棒都是变加速运动，求距离不能运用运动学公式，能否用功和能观点呢？,从电量的角度),设线断后经过时间两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量 q t,而,故 q,

7、（x2x1）,其中x1为线断时刻ab棒距cd棒的距离,X2为两棒最终的相对距离,+x0,故 x1 a t02,X1=?,图示,怎么求电量呢？,（提示2：,从动量定理角度）,cd棒从初速为零加速到共同速度v,根据动量定理,BL t=mv0,因为 q t,所以,=,由以上各式解得,X2,选择正确的物理规律是 关 键,BLq=m v=m v0,电磁感应中的力学综合问题,1.平衡,2.动力学,3.动量,4.功和能,F合=0,F合0（F合ma）,动量守恒,动量定理,功能关系,动能定理,守恒定律,运动学公式,解题操作要点,一个确定,二个分析,研究对象,受力、运动（过程、状态）,【小结】,找出正确的物理规律

8、，列方程,匀变速,概念理解是基础,再 见,谢 谢 大 家！,受力分析，天下第一状态过程，舍我不能物理规律，正确依据亮出方程，高考必胜,轻松一下,1.平衡,2.动力学,3.动量,4.功和能,F合=0,F合0（F合ma）,动量守恒,动量定理,功能关系,动能定理,守恒定律,运动学公式,力学规律,匀变速,返回,对ab克服安培力做的功 W1 W合1,mv02-mv2,mv02,对cd安培力做功 W2=W合2=mv2,返回,（其他形式能转化为电能）,（电能转化为其他形式能）,Q W1 W2,=mv02,*最终两棒运动稳定时相距多远？,线断,返回,*最终两棒运动稳定时相距多远？,线断,返回,（习题3）设导体

9、棒的初速度为v0，由动能的定义式,得,设初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得：,设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路的欧姆定律得：,设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得：,（2）从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能，因在电路中只有电阻，电能最终全部转化为电阻上产生的焦耳热Q。当导体棒静止时，棒受力平衡，此时导体棒的位置比初始时刻降低了h，则,由能的转化和守恒定律得：,（3）若经过时间 t0 线断的同时撤去外力F，此后两根棒各做什么运动？,运动情况：ab棒向右减速运动(a减小)，cd 棒向右加速运动(a减小)，当两者速度相等时,a=0,两者一起以共同速度V匀速运动。,返回,1有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。2一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。3生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。4读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。5最聪明的人是最不愿浪费时间的人。6不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。7大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。8命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁若自怨自艾，必会坐失良机！,