电磁学和力学的综合运用-人教版[整理]

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1、电磁学和力学的综合运用一.本周教学内容专题复习七电磁学和力学的综合运用二.知识要点木专题丄要讨论带电物体（带电质点、液滴、小球、物块）在电场、磁场、复合场中运动吋的力学问题，及电磁感应现象中的力学问题。解决这两类问题，主耍以力学思路为主线，突出场的性质和电磁感应现彖中的规律，具体釆用的方法有三种：1.力学观点（牛顿运动定律和运动学公式）2.动量观点（动量定理、动量守恒定律）3.能量观点（动能定理、能的转化和守恒定律）有关这部分内容的高考命题，题目一般变化情况复杂，综合性强，多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、动能关系等知识有

2、机地结合在一起，对考牛的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，以及用数学方法解决物理问题的能力要求较髙，在复习中要高度重视，强化训练。【典型例题分析】[例1]（2002±海卷）如图1所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平而内，距离为I=0.2m,在导轨的一•端接有阻值为R=0.5Q的电阻，在x>0处有一与水平而垂直的均匀磁场，磁感强度B=0.5T,一质量为加=0」蚣的金属直杆垂直放置在导轨上，并以vQ=2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s方向

3、与初速度方向相反，设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好。求：（1）电流为零时金属杆所处的位置；（2）电流为最大值的-半时施加在金属杆上外力F的人小和方向；—x（3）保持其他条件不变，而初速度心取不同值，求开始时F的方向与初速度勺取值的关系。XXXXmAXXXXR冬—_—3V0BIaXXXXXXXXO图1讲解：(1)感应电动势£=Blv,I=e/R/=0时，v=0x=v()2/2a=(m)①(2)最大电流你=Blv(JRr=Im/2=BlvQ/2R安培力f=TBI=BTv°/2R=0.02(N)②向右运动时F+f=maF=m

4、a-f=0」8W方向与x轴相反③向左运动吋F-f=maF=maf=0.22N方向与x轴相反④(3)开始时v=v0,f=ImBl=B2l/RF+f=met,F-ma-f=ma-B2l2v()/R⑤当v00方向耳兀轴相反⑥当v0>mciR/B2!2=lOm/s时，Fv()方向与x轴相同⑦答案：(1)m(2)O.187V方向与兀轴相反;0.22N方向与兀轴相反(3)v0<1Qm/5F>0方向与兀轴相反；v()>10m/sFvO方向与兀轴相同评析：这是一道电磁感应、力学和运动学紧密结合的题目，要能

5、正确分析电路屮哪一部分导体相当于电源，结合牛顿第二定律和运动学公式求解，注意要正确的对物体进行受力分析。[例2](2002±海卷)如图2所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图。一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，英右端血上有一•截血积为A的小喷口，喷口离地的高度为h,管道中有一绝缘活塞。在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b,其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s。若液体的密度为°,

6、不计所有阻力，求：(1)活塞移动的速度(2)该装置的功率(3)磁感强度B的大小(4)若在实际使川中发现电压表的读数变小，试分析其可能的原因。讲解：(1)设液体从喷口水平射出的速度为心，活塞移动的速度为V。VqA=vL~②③(2)设装置功率为P,△/时间内有Am质量的液体从喷口射出，则Pt=—A/n(v02-v2)④2型护i（裁⑥(3)・・・P=F辭⑦v02)=B/Lv0。"厶4—屮)二Q(Z/—A2)s2g211}~4Ihl}（4）・・・U=BLv・・・喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小,答案：或磁场变小等会引起电压表读数变小

7、。(2)4q(L4—42)s32Z?4//?£3(4)JU=BLv・・・喷口液体的流量减少,活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小。评析：此题是上海市2002年高考题笫23题，主要考查学牛电磁感应与力学的综合应用能力，解决这类问题要注意分析导体的运动情况和结合牛顿第二定律和运动学公式、动能定理及能量守恒定律进行求解。［例3］如图3所示，平行水平放置的导轨左端连有电阻R,处在垂育•轨道平面的匀强磁场中，设磁场磁感应强度为B,棒ab长为L、质暈为加°,今从静止起川力拉金属棒ab（ab棒与轨道垂直）。求:（1）若拉力恒定，棒

8、ab绘终速度可达2-则当速度为u时，棒db的加速度⑷多大?（2）若拉力功率恒定，最终速度可达2”，则当速度为卩时，棒加速度①多人?XXXXXXXXVXXXXXXXXRb讲解：（I）当拉力大小恒定时，棒ab山静止开始做加速运动，感应电动势（E）、感应