高考物理课标版一轮复习课件104电磁感应现象中的动力学动量和能量问题.ppt

*专题8电磁感应现象中的动力

学、动量和能量问题-*-基础夯实自我诊断一、两种状态及处理方法-*-基础夯实自我诊断二、电磁感应现象中的动力学问题1.安培力的大小2.安培力的方向(1)先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定安培力方向。?(2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。?-*-基础夯实自我诊断三、电磁感应现象中的能量问题1.能量的转化感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将机械能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能或其他形式的能。?2.实质电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能和电能之间的转化。?3.电磁感应现象中能量的三种计算方法(1)利用克服安培力求解: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:机械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热来计算。-*-基础夯实自我诊断安培力做正功或负功的过程中,能量是如何转化的?提示：根据功能关系,功是能量转化的量度,安培力做正功,消耗电能,转化为其他形式的能;安培力做负功,其他形式的能转化为电能。-*-基础夯实自我诊断1.金属棒ab静止在倾角为α的平行导轨上,导轨上端有导线相连,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B0,方向如图所示。从t=0时刻开始,B0均匀增加,到t=t1时,金属棒开始运动。则在0~t1这段时间内,金属棒受到的摩擦力将()A.不断增大 B.不断减小C.先增大后减小 D.先减小后增大答案解析解析关闭由楞次定律可判知,导体棒中有从a→b的感应电流,由左手定则可知,安培力方向沿斜面向上。由于B0均匀增加,感应电流恒定,由公式F=BIl知安培力逐渐增大,而棒所受摩擦力初始状态时沿斜面向上,故摩擦力先减小到零又反方向增大。故选项D正确。答案解析关闭D-*-基础夯实自我诊断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.产生的总内能相等D.通过ab棒的电荷量相等答案解析解析关闭答案解析关闭-*-考点一考点二考点三电磁感应中的动力学问题(师生共研)电学对象与力学对象的转换及关系-*-考点一考点二考点三例1如图所示,两完全相同的金属棒垂直放在水平光滑导轨上,其质量均为m=1kg,导轨间距d=0.5m。现两棒并齐,中间夹一长度不计的轻质压缩弹簧,弹簧的弹性势能Ep=16J,释放弹簧(不拴接),弹簧弹开后,两棒同时获得大小相等的速度反向运动,ab棒进入一随时间变化的磁场中,已知B=2+0.5t(各物理量均取国际单位制的单位),导轨上另有两个挡块P、Q,cd棒与之碰撞时无能量损失,Pc=aM=16m,两棒电阻均为R=5Ω,导轨电阻不计。若从释放弹簧时开始计时(不考虑弹簧弹开两棒的时间,即瞬间就弹开两棒),在ab棒进入磁场边界的瞬间,加一外力F(大小和方向都可以变化),使之始终做加速度a=0.5m/s2的匀减速直线运动,求:-*-考点一考点二考点三(1)ab棒刚进入磁场时的外力F的大小与方向;(2)若ab棒速度为零时磁感应强度不再发生变化,则此时所受到的安培力。解析：(1)弹簧弹开时,设两棒的速度大小均为v0,在这个过程中,系统的机械能守恒,则Ep=2×,解得v0=4m/s此时磁感应强度为B1=(2+0.5×4)T=4Tab棒切割磁感线,产生感应电动势E=B1dv0由牛顿第二定律得F安-F=ma则所加外力F=F安-ma=1.1N,方向水平向右。-*-考点一考点二考点三(2)ab棒进入磁场后,又经t2==8s速度变为零,而此段时间内cd棒与PQ碰撞后反向运动,恰好经t1+t2时间到达磁场边界MN,故此时的电动势由cd棒切割磁感线产生,E=B2dv0其中B2=(2+0.5×12)T=8T所以此时ab棒受到的安培力F=B2Id=8×1.6×0.5N=6.4N,方向水平向右。答案：(1)1.1N,方向水平向右(2)6.4N,方向水平向右-*-考点一考点二考点三思维点拨(1)棒被弹开后,ab在进入磁场前做什么运动?刚进入磁场时磁感应强度如何确定?(2)ab棒什么时间速度刚减为零?此时磁感应强度为多大?cd棒处于什么位置?速度是