电磁感应中的动力学与能量问题ppt课件.ppt

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1、高三物理复习课件（导与练）第9章第四课时　电磁感应中的动力学与能量问题1．掌握电磁感应现象综合应用问题的处理方法．2．理解能量守恒定律在电磁感应中的体现，能用能量的观点分析、解决电磁感应问题．2．电磁感应中的能量转化(1)能量转化：导体切割磁感线或磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，这个过程中是机械能或其他形式的能转化为电能．感应电流通过电路做功，又将电能转化为其他形式的能(如内能)．因此，电磁感应过程中总是伴随着能量转化发生．(2)电流做功产生的热量：用焦耳定律计算，公式为Q＝I2Rt.(3)分

2、析电磁感应现象中能量问题的一般步骤①在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源．②分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化．③根据能量守恒列方程分析求解．克服安培力做功的过程是其他形式的能转化为电能的过程，这种关系不受其他任何条件的影响．(对应学生用书第132～133页)2．如图(甲)，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始，将开

3、关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能是图(乙)中的(B)3．(2010年广东湛江一模)如图所示，在磁感应强度B＝0.50T的匀强磁场中，导体PQ在力F作用下在U形导轨上以速度v＝10m/s向右匀速滑动，两导轨间距离L＝1.0m，电阻R＝1.0Ω，导体和导轨电阻忽略不计，则以下说法正确的是(A)A．导体PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为5.0VB．导体PQ受到的安培力方向水平向右C．作用力F大小是0.50ND

4、．作用力F的功率是5W电磁感应中的动力学问题分析1．两种状态处理(1)导体处于平衡态——静止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)导体处于非平衡态——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．2．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系4．两种常见类型当导体切割磁感线运动存在着临界条件时：(1)导体初速度等于临界速度时，导体匀速切割磁感线运动．(2)初速度大于临界速度时，导体先减速，后匀速运动．(3)初速度小于临界速度时，导体先加速，后

5、匀速运动．【例1】(14分)如图所示，两根相距L、平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角均为α，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中，一根质量为m、电阻为r的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑．设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有足够的长度，且电阻不计．(1)杆ab将做什么运动？(2)若开始时就给ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动(a＞gsinα)．求拉力F与时间t的关系式．思路点拨：(1)正确对ab杆受力分析，将立体图

6、转化为横截面图．(2)据受力应用牛顿第二定律．(1)解答本类型问题首先在垂直于导体的平面内对导体进行受力分析，然后分析导体的运动，由于安培力随速度变化而变化，这个运动开始通常是变加速运动，然后做稳定的匀速直线运动，最后用牛顿运动定律、能量关系解题．(2)求感应电动势时一定注意导体是垂直切割磁感线还是斜切割磁感线；注意右手定则与左手定则的准确应用．变式训练11：例1中，若磁感应强度B垂直轨道所在的平面，则：(1)ab杆运动的情况怎样？(2)金属杆由静止下滑，不受其他外力作用，则杆ab最终速度为多大？电

7、磁感应中的能量转化问题答案：(1)8.8m/s2(2)0.44J弄清能量转化的关系，安培力做负功：机械能→电能→内能(焦耳热)．针对训练21：(2010年厦门六中阶段测试)如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速

8、度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在(2)问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)答案：见解析考点一：电磁感应中的动力学问题【例1】(能力题)如图(甲)所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度