专题应用电路动力学动量能量课件高二下学期物理人教版选择性

专题电路动力学能量动量第二章电磁感应知识回顾1、感应电动势的有无：磁通量是否变化3、感应电动势的大小：楞次定律右手定则2、感应电动势的方向：

（2）平动切割型：（3）转动切割型：（1）磁场变化型：①匀强磁场②B、L、v三者两两垂直

法拉第电磁感应定律电磁感应中的电路问题GE

ra

bGE

ra

bGa

bGa

b电磁感应中的电路问题4内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈内电路外电路Uab=U外电流的流向：在“电源”内部从负极流向正极电路问题——感生电动势例1如图甲所示，线圈总电阻r＝0.5Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示。关于a、b两点电势φa、φb及两点电势差Uab，正确的是A.φa>φb，Uab＝1.5VB.φa<φb，Uab＝－1.5VC.φa<φb，Uab＝－0.5VD.φa>φb，Uab＝0.5VA电路问题——感生电动势如图1所示，一个圆形的单匝线圈，线圈面积S=0.2m2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值的电阻R=4Ω，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，求：（1）t=0.2s时流过电阻R的电流大小和方向；（2）在t=0.5s时ab两点的电势差Uab是多少？（3）前0.6s内的平均感应电动势是多少?均匀变化的磁场产生恒定的电流！电路问题——动生电动势例题

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。若在外力作用下，导体棒以速度v0匀速向右运动，求：(1)通过电阻R的电流方向(2)金属棒产生的感应电动势(3)金属棒a、b两点间的电势差电路问题——动生电动势例1如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。当AB向右以V＝5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、R2的电流大小。A××××

×

××××

×R2VBR1

电磁感应中的电路问题分析思路1.明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路；2.画等效电路图，分清内、外电路；3.用法拉第电磁感应定律或E=Blv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。注意在等效电源内部，电流方向从负极流向正极；4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率等公式联立求解。

课堂练习D课堂练习粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示。则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差最大的是（）B课堂练习

恒定电流！

课堂练习C电磁感应中的电路问题总结电路问题——电荷量问题变式1

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。（1）若在外力作用下，导体棒以速度v0匀速向右运动x距离，求在此过程中通过电阻R的电荷量（2）若无外力作用下，导体棒以初速度v0开始向右运动，经过x距离，求在此过程中通过电阻R的电荷量

课堂练习如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆形导线框内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路中的定值电阻为R，其余部分电阻忽略不计.试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上通过的电荷量.课堂练习如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心.轨道的电阻忽略不计.OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好.空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.

现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'.在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则B'与B比值为(

B

)A.B.C.D.2B电磁感应中的动力学问题变式2

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。若无外力作用下，导体棒以初速度v0开始向右运动。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。（1）试分析导体棒的运动情况（2）当导体棒的速度为v时，求导体棒的加速度电磁感应中的动力学问题变式3

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。若对棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。（1）试分析导体棒的运动情况（2）当导体棒的速度为v时，求导体棒的加速度（3）求导体棒的最大速度F动力学问题总结1.电磁感应中动力学问题的解题思路：“先源后路、先电后力，再是运动”2．电磁应中的动态分析在此类问题中，不论加速运动还是减速运动，加速度总是逐渐减小，最后做匀速运动。具体思路如下：电磁感应中的动力学问题练1如图所示,两根足够长的直金属导轨MN和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为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。(1)画出运动后的某时刻导体杆的受力图；(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时的加速度的大小；(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。小试牛刀练2

如图，ab、cd为竖直放置的足够长平行导轨，之间连接阻值为R的电阻，其他电阻均可忽略，电阻可不计的水平放置的导体棒ef，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿竖直导轨无摩擦下滑，整个装置放在与导轨垂直的匀强磁场中，当导体棒从静止下滑经一段时间后闭合开关S，请分析S闭合后导体棒

的运动情况。若：导体棒做加速度减小的减速直线运动若：导体棒做匀速直线运动若：导体棒做加速度减小的减速直线运动练3

(多选)如图所示，质量均为m的金属棒MN、PQ垂直于水平金属导轨放置且与导轨接触良好，金属棒MN与金属导轨间的动摩擦因数为2μ，金属棒PQ与金属导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度为B的匀强磁场的方向竖直向下．则金属棒MN在恒力F＝3μmg作用下向右运动的过程中，有(

)A．安培力对MN棒做正功B．PQ棒不受安培力作用C．MN棒做加速度逐渐减小的加速运动，最终匀速运动D．PQ棒始终静止，安培力对PQ不做功小试牛刀

CD电磁感应中的动量能量问题感应电动势在电路中引起的感应电流，通过电路电阻时，可以发热，产生电热功率，体现了在电磁感应过程中的能量转化。例1

如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：(1)前4s内的感应电流的大小和方向；(2)前4s内通过R的电荷量；(3)前4s内线圈电阻r产生的焦耳热Q．

电磁感应中的动量能量问题变式3

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。若无外力作用下，导体棒以初速度v0开始向右运动，最终静止。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，求整个运动过程中：（1）导体棒运动的最大位移（2）回路中产生的焦耳热（3）导体棒上产生的焦耳热电磁感应中的动量能量问题变式4

如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的电阻，质量为m、长为L、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。若对棒施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始向右运动，经过位移x达到最大速度。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦，求这个过程中：（1）导体棒的最大速度（2）回路中产生的焦耳热（3）导体棒的运动时间F电磁感应中的动量能量问题1.电磁感应现象中的能量转化2.求解焦耳热Q的三种方法

例2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了1m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R＝2Ω的电阻．磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4T．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.金属棒沿导轨由静止开始下滑．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向；(2)求金属棒下滑速度达到5m/s时的加速度大小；(3)当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R消耗的功率P；

(4)金属棒由静止到速度稳定过程中下滑的距离为s，求此过程中产生的焦耳热Q.

专题总结在电磁感应现象中，产生了感应电动势E，这个电动势就是电路中的电源。所以，在分析电磁感应问题