第九章_电磁感应_第4课时_电磁感应中的动力学问题和能量问题.ppt

自我批阅 (20分)如图7所示,足够长的光滑平行金 属导轨MN、PQ竖直放置,一个磁感应强 度B=0.50 T的匀强磁场垂直穿过导轨平 面,导轨的上端M与P间连接阻值为 R=0.30 Ω的电阻,长为L=0.40 m、电阻 为r=0.20 Ω的金属棒ab紧贴在导轨上. 现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金 属棒ab下滑的距离,其下滑距离与时间的关系如下 表所示,导轨电阻不计.(g=10 m/s2)求: 图7 (1)在前0.4 s的时间内,金属棒ab电动势的平均值. (2)金属棒的质量. (3)在前0.7 s的时间内,电阻R上产生的热量. 2.20 0.60 1.20 0.40 0.30 0.20 0 0 2.70 1.70 0.70 0.10 下滑距离 x（m） 0.70 0.50 0.30 0.10 时间t(s) 解析 (1) = =0.6 V (4分) (2)从表格中数据可知,0.3 s后金属棒做匀速运动 速度v= =5 m/s (2分) 由mg-F=0 (2分) F=BIL (2分) I= (2分) E=BLv (2分) 解得m=0.04 kg (1分) (3)金属棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克 服安培力做的功等于回路的焦耳热.则 mgx= mv2-0+Q (2分) QR= (2分) 解得QR=0.348 J (1分) 答案 (1)0.6 V (2)0.04 kg (3)0.348 J 素能提升 1.如图8所示,边长为L的正方形导线框质 量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边 ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动, 直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为 ab边刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也 为L,则线框穿越匀强磁场过程中发出的 焦耳热为 ( ) A.2mgL B.2mgL+mgH C.2mgL+ mgH D.2mgL+ mgH 图8 解析 设刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时 的速度v2= ① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度 为2L. 由题意 mv12=mgH ② mv12+mg·2L= mv22+Q ③ 由①②③得Q=2mgL+ mgH,C选项正确. 答案 C * 一、感应电流在磁场中所受的安培力 1.安培力的大小:F=BIL= 2.安培力的方向判断 (1)右手定则和左手定则相结合,先用 确定感应电流方向,再用 判断感应电流所受安 培力的方向. (2)用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一 定和导体切割磁感线运动的方向 . 第4课时 电磁感应中的动力学问题和能量问题 考点自清 右手定则 左手定则 相反 名师点拨 1.由F= 知,v变化时,F变化,物体所受合外力 变化,物体的加速度变化,因此可用牛顿运动定律进 行动态分析. 2.在求某时刻速度时,可先根据受力情况确定该时 刻的安培力,然后用上述公式进行求解. 二、电磁感应的能量转化 1.电磁感应现象的实质是 和 之间的转化. 2.感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 ,将 的能转化为 ,电流做功再 将电能转化为 . 3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为 . 其他形式的能 电能 做功 其他形式 电能 内能 Q=I2Rt 特别提醒 在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题 时,要注意分析安培力做功的情况,因为安培力做的 功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”. 简单表示如下:电能 其他形式能. W安﹥0 W安﹤0 热点一 对导体的受力分析及运动分析 从运动和力的关系着手,运用牛顿第二定律.基本方 法是:受力分析→运动分析(确定运动过程和最终的 稳定状态)→由牛顿第二定律列方程求解. 运动的动态结构: 这样周而复始的循环,循环结束时加速度等于零,导 体达到平衡状态.在分析过程中要抓住a=0