2020选考物理-选修3-2-第九章-专题课2-电磁感应中的动力学问题和能量、动量问题课件.pptx
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1、专题课2电磁感应中的动力学问题和能量、动量问题,电磁感应中的动力学问题,1.两种状态及处理方法,2.电学对象与力学对象的转换及关系,命题角度1导体棒处于静止状态,【例1】(2017天津理综,3)如图1所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是(),图1,A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小,答案D,【例2】(多选)一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B,
2、两条电阻不计的平行光滑导轨竖直放置在磁场内,如图2所示,磁感应强度B0.5 T,导体棒ab、cd长度均为0.2 m,电阻均为0.1,重力均为0.1 N,现用力向上拉动导体棒ab,使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好),此时cd静止不动,则ab上升时,下列说法正确的是(),命题角度2导体棒做匀速运动,图2,A.ab受到的拉力大小为2 NB.ab向上运动的速度为2 m/sC.在2 s内,拉力做功,有0.4 J的机械能转化为电能D.在2 s内,拉力做功为0.6 J,答案BC,【例3】如图3所示,足够长的平行金属导轨MN和PQ表面粗糙,与水平面间的夹角为37(sin 370.6),间距为1 m
3、。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4 T,P、M间所接电阻的阻值为8。质量为2 kg的金属杆ab垂直导轨放置,不计杆与导轨的电阻,杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆ab在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下,由静止开始运动,杆的最终速度为8 m/s,取g10 m/s2,求:,命题角度3变加速直线运动问题,图3,(1)当金属杆的速度为4 m/s时,金属杆的加速度大小;(2)当金属杆沿导轨的位移为6.0 m时,通过金属杆的电荷量。,解析(1)对金属杆ab应用牛顿第二定律,有Fmgsin F安fma,fFN,FNmgcos ab杆所受安培力大小为F安BILab杆切割磁感线产生的感
4、应电动势为EBLv,代入vm8 m/s时a0,解得F8 N代入v4 m/s及F8 N,解得a4 m/s2,(2)设通过回路横截面的电荷量为q,则qIt,回路中的磁通量变化量为BLx,联立解得q3 C答案(1)4 m/s2(2)3 C,用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路如下:,电磁感应中的动力学和能量问题,1.电磁感应中的能量转化,2.求解焦耳热Q的三种方法,【例4】(2016浙江理综)小明设计的电磁健身器的简化装置如图4所示,两根平行金属导轨相距l0.50 m,倾角53,导轨上端串接一个0.05 的电阻。在导轨间长d0.56 m的
5、区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B2.0 T。质量m4.0 kg 的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s0.24 m。一位健身者用恒力F80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g10 m/s2,sin 530.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求,图4(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;(2)CD棒进入磁场时所受的安培力的大小;(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻
6、产生的焦耳热Q。,(2)感应电动势EBlv,安培力FAIBl,(3)健身者做功WF(sd)64 J由牛顿第二定律得Fmgsin FA0,焦耳热QI2Rt26.88 J答案(1)2.4 m/s(2)48 N(3)64 J26.88 J,【变式训练1】如图5所示,在高度差h0.5 m的平行虚线范围内,有磁感应强度B0.5 T、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场,正方形线框abcd的质量m0.1 kg、边长L0.5 m、电阻R0.5,线框平面与竖直平面平行,静止在位置“”时,cd边跟磁场下边缘有一段距离。现用一竖直向上的恒力F4.0 N向上提线框,线框由位置“”无初速度开始向上运动,穿过磁场区,最后到
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- 2020 物理 选修 第九 专题 电磁感应 中的 动力学 问题 能量 动量 课件

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