高中物理 电磁感应力学综合专题 课件.ppt

命题指导思想 注重基础 突出能力 稳中发展 力电主导地位 近5年高考回顾 电磁感应现象中的力学综合问题 知识结构 如图所示 在方向竖直向上的磁感应强度为b的匀强磁场中 有两条足够长的光滑平行金属导轨 其电阻不计 间距为l 导轨平面与磁场方向垂直 ab cd为两根垂直导轨放置的 电阻都为r 质量都为m的金属棒 两者相距为x0 棒cd用能承受最大拉力为t0的水平细线拉住 问 一 用水平向右的恒力f拉动ab棒 设细线始终未被拉断 则ab棒此后做什么运动 最终速度为多少 例题 分析 ab在f作用下向右加速运动 切割磁感应线 产生感应电流 感应电流又受到磁场的作用力fa 怎样表述清楚一个运动 三要素 初状态 加速度 速度 a f fa m fa bil i blv 2r 最后 当fa f时 a 0 速度达到最大 f fa bil b2l2vm 2r vm 2fr b2l2 可见a减小 vm称为收尾速度 又解 匀速运动时 拉力所做的功使机械能转化为电阻r上的内能 即机械功率 热功率 fvm i2 2r b2l2v2m 2rvm 2fr b2l2 你还有其它解法吗 运动 二 棒ab在水平拉力f的作用下以加速度a由静止开始向右做匀加速直线运动 在时刻t ab棒的速度 v at 棒中感应电动势为 e blv blat 棒中的感应电流为i 由牛顿第二定律f bil ma 得f 解 分析 f bil ma i e 2r e blv v at 1 线断以前力f随时间t的变化规律 解 细线拉断时满足bil t0 2 经时间t0细线将被拉断 则t0为多大 此时拉力f为多大 即t0 t0 平衡 f合 0 分析 cd棒原先静止状态 t随之增大 即t fa 对ab根据牛顿第二定律有 f fa ma 得f t0 ma 两棒的安培力大小相等 对ab棒 1 分析 受力 运动 研究对象 一个确定 二个分析 状态 过程 初 末 2 找出正确物理规律 3 列方程 解题基本步骤 3 若经过时间t0线断的同时撤去外力f 此后两根棒各做什么运动 此后的运动过程中两棒产生的热量是多少 此后的过程中cd棒消耗的电能是多少 运动情况 ab棒向右减速运动 a减小 cd棒向右加速运动 a减小 当两者速度相等时 a 0 两者一起以共同速度v匀速运动 最终两棒运动稳定时相距多远 此后的运动过程中两棒产生的热量是多少 mv0 2mv 根据能量转化和守恒定律 两棒产生的热量 q e初 e末 mv02 2mv2 得v v0 2 mv02 v0 ab棒匀加速运动直到线拉断 故 at0 由以上解得 q 系统合外力为零 根据动量守恒 此后的过程中cd棒消耗的电能是多少 分析 1 是否就等于cd棒产生的热量 2 是否为安培力对cd棒做的功 ecd qcd ek 根据能量守恒和转化定律 对cd棒有 q mv2 mv02 a ab棒克服安培力做的功是否等于安培力对cd做的功 c 该系统的能量转化情况究竟是怎样的呢 思考 b 系统产生的热量跟那个功有关 最终两棒运动稳定时相距多远 提示1 分析 两棒都是变加速运动 求距离不能运用运动学公式 能否用功和能观点呢 从电量的角度 设线断后经过时间 两棒达共同速度 则通过每一根金属棒的电量q t 而 故q x2 x1 其中x1为线断时刻ab棒距cd棒的距离 x2为两棒最终的相对距离 x0 故x1 at02 x1 图示 最终两棒运动稳定时相距多远 线断 最终两棒运动稳定时相距多远 提示1 分析 两棒都是变加速运动 求距离不能运用运动学公式 能否用功和能观点呢 从电量的角度 设线断后经过时间 两棒达共同速度 则通过每一根金属棒的电量q t 而 故q x2 x1 其中x1为线断时刻ab棒距cd棒的距离 x2为两棒最终的相对距离 x0 故x1 at02 x1 图示 最终两棒运动稳定时相距多远 线断 最终两棒运动稳定时相距多远 提示1 分析 两棒都是变加速运动 求距离不能运用运动学公式 能否用功和能观点呢 从电量的角度 设线断后经过时间 两棒达共同速度 则通过每一根金属棒的电量q t 而 故q x2 x1 其中x1为线断时刻ab棒距cd棒的距离 x2为两棒最终的相对距离 x0 故x1 at02 x1 图示 怎么求电量呢 提示2 从动量定理角度 cd棒从初速为零加速到共同速度v 根据动量定理 blt mv 0 因为q t 所以 blq mv 由以上各式解得 x2 电磁感应中的力学综合问题 1 平衡 2 动力学 3 动量 4 功和能 f合 0 f合 0 f合 ma 动量守恒 动量定理 功能关系 动能定理 守恒定律 运动学公式 解题操作要点 一个确定 二个分析 研究对象 受力 运动 过程 状态 小结 找出正确的物理规律 列方程 匀变速 习题3 设导体棒的初速度为v0 由动能的定义式 得 设初始时刻产生的感应电动势为e 由法拉第电磁感应定律得 设初始时刻回路中产生的电流为i 由闭合电路的欧姆定律得 设初始时刻导体棒受到的安培力为f 由安培力公式得 2 从初始时刻到最终导体棒静止的过程中 导体棒减少的机械能一