2015第3.3电磁感应中的动力学和能量问题(学案)

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1、第九章　电磁感应刘瑞成杨梦竹第3讲　电磁感应的综合应用第1课时热点三　电磁感应中的动力学和能量问题一、电磁感应中的动力学问题1．所用知识及规律(1)安培力的大小由感应电动势E＝BLv，感应电流I＝和安培力公式F＝BIL得F＝.(2)安培力的方向判断(3)牛顿第二定律及功能关系2．导体的两种运动状态及处理方法(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析(2)导体的非平衡状态——加速度不为零．处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析．3．电磁感应中的动力学问题分析思路解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是　　“先电后力”，即

2、：“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力；“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；“运动”的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型．1.水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根长为L的导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，试分析ab的运动情况，并求ab棒的最大速度。abBRFQBPCDA变化：2.如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动

3、，金属导体ab的质量为0.2g，电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体ab从静止自由下落0.8s时，突然接通电键K。（设导轨足够长，g取10m/s2）求：（1）电键K接通前后，金属导体ab的运动情况（2）金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。Kab3．(多选)上题，若从金属导体ab从静止下落到接通电键K的时间为t,ab棒以后的v-t图象可能（）由于安培力是变力，导体棒做变加速或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力平衡条件列平衡方程：F合＝0.第1轮复习9.3.3电磁感应中的综合应用动力学和能量问题第7页4.

4、如图甲所示，一边长L＝2.5m、质量m＝0.5kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.8T的匀强磁场中，金属线框的一边与磁场的边界MN重合．在水平力F作用下金属线框由静止开始向左运动，经过5s金属线框被拉出磁场，测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示．(1)在金属线框被拉出的过程中，求通过线框截面的电荷量及线框的电阻．(2)写出水平力F随时间变化的表达式．(3)已知在这5s内力F做功1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？5.如图，PQ、MN为平行导轨，导轨平面倾角θ=37°，电容器的电容C=1.0×10-3F，原来不带

5、电．垂直导轨平面的匀强磁场穿过整个导轨平面．质量m=32g的金属棒AB从高h=1.44m处由静止滑下，它与轨道间的动摩擦因数μ=1/8，不计一切电阻，当棒AB滑离轨道时，电容器带电量Q=1.6×10-2c．(1)分析AB下滑的运动状态，求出表征此运动的特征量与其他有关量之间的关系式；(2)求出AB滑离轨道瞬间的速度.6．(多选)如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后(　　)A．金属棒ab、cd都做

6、匀速运动B．金属棒ab上的电流方向是由b向aC．金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3D．两金属棒间距离保持不变“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点．“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等．A　对点训练——练熟基础知识　　　　　　　　　　　　1．(多选)(2013·云南部分名校统考，21)如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将

7、ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，电阻R上消耗的功率为P.导轨和导体棒电阻不计．下列判断正确的是(　　)．A．导体棒的a端比b端电势低B．ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动C．若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的D．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时的功率将变为原来的4倍2．(单选)(2013·安