湖北省远安一中高三物理《电磁感应规律的综合应用（二）（动力学和能量）》复习导学案

1 电磁感应规律的综合应用 二 电磁感应规律的综合应用 二 动力学和能量 动力学和能量 导学案导学案 班级 组号 姓名 学习目标学习目标 1 熟练掌握安培力大小和方向的分析方法 会解决电磁感应中 含安培力 的动力学问 题 2 理解电磁感应中能量转化的实质 能熟练地从做功角度 克服安培力做功 守恒角 度 总能量守恒 电路特征方面 电路中产生的电能 分析解决电磁感应中的能量问题 考点复习考点复习 考点考点 1 1 电磁感应现象中的动力学问题 电磁感应现象中的动力学问题 1 安培力大小的分析思路 先分析感应电动势 E 或 E 再求感应电 流 I 然后求安培力 F安 若是导体棒切割磁感线产生感应电动势 则安 培力的表达式 F安 其大小随导体切割速度大小的变化而变化 2 安培力方向的分析思路 先根据 或 判断感应电流方向 再根据 判断安培力方向 3 安培力对导体棒运动的两种作用 导体棒由于通电而运动时 因电而动 安培力是 力 由于导体棒的运动而产生感应电流时 因动而电 则磁场对导体棒的安培力为 力 4 导体棒两种状态的处理方法 导体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态 根据 列方程求解 导体处于非平衡态 加速度不为零 根据 或结合 分析解决 考点考点 2 2 电磁感应现象中的能量问题 电磁感应现象中的能量问题 1 能量的转化及实质 感应电流在磁场中受 外力克服安培力 将其 他形式的能转化为 做功再将电能转化为 电磁感应现象中的 能量转化 实质是其他形式的能和 之间的转化 2 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 所做的功 即 2 利用能量守恒求解 机 电增 E 械能的减少量等于 即 3 利用电路特征来求解 通 电增 E 过电路中所产生的 来计算 对点训练对点训练 1 如图所示 金属棒 AB 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上 棒与导 轨接触良好 棒 AB 和导轨的电阻均忽略不计 导轨左端接有电阻 R 垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面 现以水平向右的恒 力 F 拉着棒 AB 向右移动 t 秒末棒 AB 的速度为 v 移动距离为 x 且在 t 秒内速度大小一直 在变化 则下列判断正确的是 A t 秒内 AB 棒所受安培力方向水平向左且逐渐增大 B t 秒内 AB 棒做加速度逐渐减小的加速运动 C t 秒内 AB 棒做匀加速直线运动 2 D t 秒末外力 F 做功的功率为 t Fx2 2 如图所示 光滑金属导轨 AC AD 固定在水平面内 并处在方向竖 直向下 大小为 B 的匀强磁场中 有一质量为 m 的导体棒以初速度 v0从某 位置开始在导轨上水平向右运动 最终恰好静止在 A 点 在运动过程中 导体棒与导轨始终构成等边三角形回路 且通过 A 点的总电荷量为 Q 已知 导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为 R 其余电阻不计 则 A 该过程中导体棒做匀减速运动 B 该过程中接触电阻产生的热量为 2 0 8 1 mv C 开始运动时 导体棒与导轨所构成回路的面积为 B QR D 当导体棒的速度为时 回路中感应电流大小为初始时的一半 2 0 v 热点考向热点考向 1 1 电磁感应中动力学临界问题的求解方法电磁感应中动力学临界问题的求解方法 例证例证 1 1 如图 ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨 MN 和 M N 是两根用 细线连接的金属杆 其质量分别为 m 和 2m 竖直向上的外力 F 作用在杆 MN 上 使两杆水平静 止 并刚好与导轨接触 两杆的总电阻为 R 导轨间距为l 整个装置处在磁感应强度为 B 的 匀强磁场中 磁场方向与导轨所在平面垂直 导轨电阻可忽略 重力加速度为 g 在 t 0 时刻 将细线烧断 保持 F 不变 金属杆和导轨始终接触良好 求 1 细线烧断后 任意时刻两杆运动的速度之比 2 两杆分别达到的最大速度 互动探究互动探究 在 例证 1 中 若 M N 下降 h 时 速度达到最大值 则从细线被烧断 到两杆速度达到最大值 系统产生的焦耳热为多少 热点考向热点考向 2 2 电磁感应能量问题的规范求解电磁感应能量问题的规范求解 例证例证 2 2 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 s 1 15 m 两导轨间距 L 0 75 m 导轨倾 角为 30 导轨上端 ab 接一阻值 R 1 5 的电阻 磁感应强度 B 0 8 T 的匀强磁场垂直轨 道平面向上 阻值 r 0 5 质量 m 0 2 kg 的金属棒与轨道垂直 且接触良好 从轨道上端 ab 处由静止开始下滑至底端 在此过程 3 中金属棒产生的焦耳热 Qr 0 1 J 取 g 10 m s2 求 1 金属棒在此过程中克服安培力做的功 W安 2 金属棒下滑速度 v 2 m s 时的加速度 a 3 为求金属棒下滑的最大速度 vm 有同学解答如下 由动能定理 2 2 1 m mvWW 安重 由此所得结果是否正确 若正确 说明理由并完成本小题 若不正 确 给出正确的解答 变式训练变式训练 如图甲所示 水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置 间距为 L 0 5 m 一端通过导线与阻值为 R 0 5 的电阻连接 导轨上放一质量为 m 0 5 kg 的导体 棒 导体棒与导轨的电阻忽略不计 导轨所在位置有磁感应强度为 B 1 T 的匀强磁场 磁场的 方向垂直导轨平面向上 现在给导体棒 施加一水平向右的恒定拉力 F 并每隔 0 2 s 测量一次导体棒的速度 图乙是 根据所测数据描绘出导体棒的 v t 图象 求 1 力 F 的大小 2 t 2 s 时导体棒的加速度 3 估算 3 2 s 内电阻上产生的热量 双基训练双基训练 1 如图所示用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和 2L 的两只闭合线框 a 和 b 以相同的速度从磁感应强度为 B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外 不考 虑线框的重力 若外力对线框做的功分别为 Wa Wb 则 Wa Wb为 A 1 4 B 1 2 C 1 1 D 不能确定 4 2 平行金属导轨 MN 竖直放置于绝缘水平的地板上 如图所示 金属杆 PQ 可以紧贴导轨无摩擦滑动 导轨间除固定电阻 R 外 其他电阻不计 匀 强磁场 B 垂直穿过导轨平面 有以下两种情况 第一次 闭合开关 S 然 后从图中位置由静止释放 PQ 经过一段时间后 PQ 匀速到达地面 第二次 先从同一高度由静止释放 PQ 当 PQ 下滑一段距离后突然闭合开关 最终 PQ 也匀速到达了地面 设上述两种情况下 PQ 由于切割磁感线产生的电能 都转化为内能 分别为 E1 E2 则可断定 A E1 E2 B E1 E2 C E1 E2 D 无法判定 E1 E2大小 3 如图所示 金属棒 ab 置于水平放置的光滑框架 cdef 上 棒与框架接 触良好 匀强磁场垂直于 ab 棒斜向下 从某时刻开始磁感应强度均匀 减小 假设不会减至 零 同时施加一个水平外力 F 使金属棒 ab 保 持静止 则 F A 方向向右 且为恒力 B 方向向右 且为变力 C 方向向左 且为变力 D 方向向左 且为恒力 4 如图所示 闭合金属环从高 h 的曲面滚下 又沿曲面的另一侧上升 整个装 置处在磁场中 设闭合环初速度为零 摩擦不计 则 A 若是匀强磁场 环滚的高度小于 h B 若是匀强磁场 环滚的高度等于 h C 若是非匀强磁场 环滚的高度小于 h D 若是非匀强磁场 环滚的高度大于 h 5 如图甲所示 水平放置足够长的平行金属导轨 左右两端分别接有一个阻值为 R 的电阻 匀 强磁场与导轨平面垂直 质量 m 0 1 kg 电阻 r R 2 的金属棒置于导轨上 与导轨垂直且接 触良好