专题3电磁感应定律中的动力学能量动量问题课件-高二下学期物理人教版选择性

第二章电磁感应专题3电磁感应定律中的动力学、功能和动量问题高中物理选必2学习目标：电磁感应定律中的动力学、功和能问题电磁感应中的动量问题一、电磁感应定律中的动力学、功和能问题第二章电磁感应1、电磁感应现象中的动力学问题（受力、运动过程分析）：vF安I2、电磁感应现象中的功和能（安培力做功、电流做功、能量转化）：①克服安培力做多少功，

就有多少其他形式能转化为电能；②安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式能；vF安I3、电磁感应现象中的焦耳热：1、电流恒定时，

根据焦耳定律Q=I2Rt求解；2、电流变化时，①利用动能定理，求出安培力做的功W安，产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，即：Q总=-W安；②利用能量守恒，焦耳热和其他形式能量的总量保持不变；vF安I例1：如图所示，水平面上有两根相距为L的足够长光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻。导体棒ab垂直导轨放置与导轨接触良好，其质量为m、电阻为r。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B。开始时，给ab棒一个向右的初速度v；1）试分析ab棒的运动情况；解：F安例1：如图所示，水平面上有两根相距为L的足够长光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻。导体棒ab垂直导轨放置与导轨接触良好，其质量为m、电阻为r。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B。开始时，给ab棒一个向右的初速度v；2）求整个过程电阻R上产生的热量是多少；解：例2：在上例中如果对ab棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动；1）试分析ab棒的运动情况；解：FF安例2：在上例中如果对ab棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动；2）求ab棒可以达到的速度最大值；解：当a=0，即F安=F时ab棒速度最大vmFF安例2：在上例中如果对ab棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动；3）求从静止到速度达到最大的过程，ab棒位移为x，求此过程回路中产生的热量；解：棒ab从静止到运动到速度最大的过程，应用动能定理；FF安x二、电磁感应中的动量问题电磁感应定律中的动力学、功能和动量问题例1：如图所示，两光滑平行长直金属导轨水平固定放置，导轨间存在竖直向下的匀强磁场。两根相同的金属棒ab、cd垂直放置在导轨上，处于静止状态。t=0时刻，对cd棒施加水平向右的恒力F，棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。关于两金属棒刚开始的运动，下列判断正确的是（）A、金属棒ab向右做匀加速运动B、金属棒cd向右做匀加速运动C、金属棒ab向右做加速度增大的加速运动D、金属棒cd向右做加速度增大的加速运动C例2：如图所示，空间存在一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，水平面内有两根固定的足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为l。在导轨上面平放着两根平行的导体棒ab和cd，质量分别是2m和m，电阻分别是R和2R，其余部分电阻可忽略不计。初始时刻cd棒静止，给ab棒一个向右的初速度v0，两棒始终不相碰，求：1）从开始运动到最终稳定，电路中产生多少电能？解：F安abF安cdIab减速cd加速ab、cd共速，I=0ab、cd匀速运动；例2：如图所示，空间存在一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，水平面内有两根固定的足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为l。在导轨上面平放着两根平行的导体棒ab和cd，质量分别是2m和m，电阻分别是R和2R，其余部分电阻可忽略不计。初始时刻cd棒静止，给ab棒一个向右的初速度v0，两棒始终不相碰，求：2）从开始运动到最终稳定，两棒之间的距离减少了多少？解：F安cdab减速cd加速ab、cd共速，I=0ab、cd匀速运动；△x课时小结：电磁感应定律中的动力学、功和能问题课时练习电磁感应定律中的动力学、功能和动量问题练1：图甲所示高楼磁力缓降逃生装置原理可等效为：间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁体固定在一起沿导轨共同下滑，磁体产生磁感应强度B=0.2T的匀强磁场。人和磁体所经位置处，可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连，整个装置总电阻始终为R=1.5×10-5Ω，如图乙所示。一个质量M=100kg的测试者利用该装置从静止开始下滑，测试者所受摩擦力大小为200N，已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg，重力加速度取g=10m/s2。1）当该测试者的速度为v1=0.78m/s时，加速度a多大？解：乙甲练1：图甲所示高楼磁力缓降逃生装置原理可等效为：间距L=0.5m的两根竖直导轨上部连通，人和磁体固定在一起沿导轨共同下滑，磁体产生磁感应强度B=0.2T的匀强磁场。人和磁体所经位置处，可等效为有一固定导体棒cd与导轨相连，整个装置总电阻始终为R=1.5×10-5Ω，如图乙所示。一个质量M=100kg的测试者利用该装置从静止开始下滑，测试者所受摩擦力大小为200N，已知与人一起下滑部分装置的质量m=20kg，重力加速度取g=10m/s2。2）该测试者的速度最大能达到多大？解：乙甲练2：

如图所示，足够长的U形框架宽度是L=0.5m，底端接有一个定值电阻R=2Ω，框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ=37°，磁感应强度B=1T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m=0.1kg、有效电阻r=1Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒横截面的电量为Q=2C，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：1）导体棒匀速运动的速度大小；解：练2：

如图所示，足够长的U形框架宽度是L=0.5m，底端接有一个定值电阻R=2Ω，框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ=37°，磁感应强度B=1T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m=0.1kg、有效电阻r=1Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒横截面的电量为Q=2C，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：2）导体棒从开始下滑到匀速运动，过程中的有效电阻消耗的电功；解：练3：如图所示，间距为L的足够长光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，虚线MN右侧区域存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量均为m、长度均为L、电阻均为R的导体棒a、b，垂直导轨放置且保持与导轨接触良好。开始导体棒b静止于与MN相距为x0处，导体棒a以水平速度v0从MN处进入磁场。不计导轨电阻，忽略因电流变化产生的电磁辐射，运动过程中导体棒a、b没有发生碰撞，求：1）导体棒b中产生的内能；解：练3：如图所示，间距为L的足够长光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，虚线MN右侧区域存在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强