北京专用2019版高考物理一轮复习第十二章电磁感应第4讲电磁感应中的动力学和能量问题课件.ppt
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1、第4讲电磁感应中的动力学和能量问题,知识梳理?一、电磁感应中的动力学问题1.安培力的大小感应电动势:E=Blv;感应电流:I=?;安培力:F=BIl=?。,2.安培力的方向(1)先用右手定则或楞次定律确定感应电流方向,再用左手定则确定安培力方向。(2)根据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。3.电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析方法:导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周而复始地循环,直至达到稳定状态。,二、电磁感应中的能量问题,1.电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程。电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定
2、受到安培力作用,因此要维持感应电流的存在,必须有“外力”克服安培力做功。此过程中,其他形式的能转化为电能。安培力做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。,2.求解电能的主要思路(1)利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;(2)利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能;(3)利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算。,3.解决电磁感应现象中的能量问题的一般步骤(1)确定等效电源。(2)分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。(3)根据能量守恒列方程求解。,1.如图所示,MN
3、和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计。有一垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为L,ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆。开始,将开关S断开,让ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,答案B设闭合S时,ab的速度为v,则E=BLv,I=?=?,F安=BIL=?,若F安=?=mg,则选项A可能。若F安=?mg,则选项D可能。,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像不可能是?(),B,2.(多选)如图所示,水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时ab棒以水平
4、初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较,这个过程?()?A.安培力对ab棒所做的功不相等B.电流所做的功相等C.产生的总热量相等,D.通过ab棒的电荷量相等,AC,答案AC光滑导轨无摩擦力,导轨粗糙时有摩擦力,动能最终都全部转化为内能,所以产生的总热量相等,C正确;对光滑的导轨有?m?=Q安,对粗糙的导轨有?m?=Q安+Q摩,Q安Q安,则A正确,B错误;q=It=?=?,分析知x光x粗,所以q光q粗,D错误。,深化拓展,考点一电磁感应中动力学问题分析,考点二电磁感应中的功能关系,考点三电磁感应中的“杆+导轨”模型,深化拓展考点一电磁感应中动力学问题分析1.运
5、动过程的分析,2.两大研究对象及其相互制约关系,1-1如图所示,在倾角为30的斜面上,固定一宽度为L=0.25 m的足够长平行金属光滑导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器。电源电动势为E=3.0 V,内阻为r=1.0 。一质量m=20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好。整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.80 T。导轨与金属棒的电阻不计,取 g=10 m/s2。,(1)如要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器接入到电路中的阻值是多少;(2)如果拿走电源,直接用导线接在两导轨上端,滑动变阻器阻值不变化,求金属棒所能达到的最大速度值;(3)在第(2)问中金属棒达到最大速度
6、前,某时刻的速度为10 m/s,求此时金属棒的加速度大小。,答案(1)5 (2)12.5 m/s(3)1 m/s2解析(1)由于金属棒静止在金属导轨上,则其受力平衡,对金属棒受力分析如图所示,安培力F安=BIL=mg sin 30 =0.1 N得I=?=0.5 A设变阻器接入电路中的阻值为R,根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)则R=?-r=5 (2)金属棒达到最大速度时,将匀速下滑,此时安培力大小、回路中电流,大小应与上面情况相同,即金属棒产生的电动势E=IR=2.5 V由E=BLv得v=?=12.5 m/s(3)金属棒速度为10 m/s时,产生的电动势E=BLv=2 V电流为I=?=0.4
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