鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应及其应用 习题课 电磁感应中的动力学问题 (3).ppt

第2章习题课:电磁感应中的动力学问题

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重难探究·能力素养全提升

探究一导体棒在磁场中运动的分析情境探究在磁感应强度为B的水平匀强磁场中,竖直放置一个“”形金属框ABCD,框面垂直于磁场,宽度BC为l,质量为m的金属杆PQ用光滑金属套连接在框架AB和CD上,如图所示。金属杆PQ电阻为R,其他电阻不计,忽略空气阻力,在杆自静止开始沿框架下滑到达到最大速度的过程中,思考讨论下列问题:

(1)开始下滑的加速度为多少?(2)金属杆中感应电流的方向怎样?金属杆受的安培力向哪?如何变化?(3)金属杆的加速度如何变化?金属杆的速度如何变化?(4)满足什么条件时金属杆达到最大速度?金属杆下滑的最大速度是多少?要点提示(1)g。(2)向左,向上,变大。(3)变小,变大。

知识归纳1.导体棒在磁场中静止的两种状态及处理方法状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律结合运动学公式进行分析2.导体棒在磁场中做加速运动时动态分析的基本思路

闪光语录力学对象和电学对象的相互关系

应用体验典例1如图甲所示,间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,轨道左侧连接一定值电阻R,垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动,F随t变化的规律如图乙所示。在0~t0时间内,棒从静止开始做匀加速直线运动。乙图中t0、F1、F2为已知,棒接入电路的电阻为R,轨道的电阻不计。下列说法正确的是()A.在t0以后,导体棒一直做匀速直线运动D

解析因在0~t0时间内棒做匀加速直线运动,故在t0时刻F2大于棒所受的安培力,在t0以后,外力保持F2不变,安培力逐渐变大,导体棒做加速度越来越小的加速运动,当加速度a=0,即导体棒所受安培力与外力F2相等后,导体棒做

规律方法电磁感应动力学问题的解题策略

针对训练1(2023湖北十堰调研)如图所示,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,一根导轨位于x轴上,另一根导轨由ab、bc、cd三段直导轨组成,其中a点与x轴的坐标原点O非常接近,但不接触,bc段与x轴平行,导轨右端接入一定值电阻R。导轨上一金属棒沿x轴正向以速度v0做匀速直线运动,t=0时刻通过坐标原点O,金属棒始终与x轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流为i,金属棒克服安培力做功的功率为P,导轨均与金属棒接触良好,忽略导轨与金属棒的电阻,下列图像可能正确的是()

答案B

探究二导体框在磁场中运动的分析情境探究如图所示,虚线内有一匀强磁场区域,其平行边界宽度为2L,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外。abcd是由相同材料做成的矩形线框,ab=dc=2L,ad=bc=L,总电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。(1)cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时,ab两点间的电压分别为多大?(2)线框通过磁场的整个过程中线框中产生的焦耳热为多少?

知识归纳电磁感应中导体框运动与电路知识的关系图

应用体验典例2(多选)(2021全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示。不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是()A.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动,乙减速运动D.甲减速运动,乙加速运动AB

重力大于安培力时,甲和乙都做加速运动,A正确;当重力小于安培力时,甲和乙都做减速运动,B正确;甲和乙受力情况相同,合力相同,要么都加速,要么都减速,不可能一个加速,一个减速,C、D错误。

针对训练2如图所示,一个各短边边长均为L,长边边长为3L的线框,匀速通过宽度为L的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,线框沿纸面运动,开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合,此过程中右侧短边两端点a、b两点间电势差Uab随时间t变化关系图像正确的是()D

学以致用·随堂检测全达标

123451.如图所示,铝质圆盘可绕竖直轴转动,整个圆盘都处在竖直向下的匀强磁场之中,通过电刷在圆盘轴心与边缘之间接一个电阻R,在圆盘按图中箭头方向转动时,下列说法正确的是()A.圆盘上各点电势都相等B.圆盘边缘上各点电势都相等C.电阻R上的电流由a到bD.不发生电磁感应现象B

12345解析金属圆盘是由无数金属辐条组成的,故各金属辐条切割磁感线产生感应电动势,相当于电源