与名师对话·2016高考物[课标版]一轮课件-9-4电磁感应中动力学与能量问题.pptVIP

与名师对话·系列丛书 第*页 高考总复习·课标版·物理 与名师对话·系列丛书 第*页 选修3－2 第九章　第4讲 随堂训练 考点互动探究 课时跟踪训练 高考总复习·课标版·物理 选修3－2 与名师对话·系列丛书 第*页 高考总复习·课标版·物理 与名师对话·系列丛书 第*页 选修3－2 第九章　第4讲 随堂训练 考点互动探究 课时跟踪训练 高考总复习·课标版·物理 第章电磁感应第讲专题：电磁感应中的动力学与能量问题 考 点 互 动 探 究 1.安培力的大小 由感应电动势E＝Blv，感应电流I＝和安培力公式F＝BIl得F＝. 考电磁感应中的动力学问题 2．安培力的方向判断 3．两种状态及处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平衡态 加速度不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析 4．力学对象和电学对象的相互关系 5．动态分析的基本思路 (2014·福州模拟)如图所示，MN和PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，质量m＝0.2 kg、电阻r＝0.5 Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上，匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面，导轨左端接阻值R＝2 Ω的电阻，理想电压表并接在R两端，导轨电阻不计．t＝0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右做匀加速运动，ab与导轨动摩擦因数μ＝0.2，第4 s末，ab杆的速度v＝1 m/s，电压表示数U＝0.4 V．取重力加速度g＝10 m/s2. (1)在第4 s末，ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大？ (2)若第4 s末以后，ab杆做匀速运动，则在匀速运动阶段的拉力为多大？整个过程拉力的最大值为多大？ (3)若第4 s末以后，拉力的功率保持不变，ab杆能达到的最大速度为多大？ 【思维启迪】　题图中电压表测量的是路端电压，即电阻R两端的电压；第4 s末以后，ab杆做匀速运动，第4 s末拉力最大，以后拉力变小，受力平衡，其中安培力等于第4 s末的安培力；第4 s末以后拉力的功率不变，其值等于第4 s末的拉力功率，随着速度增加，安培力增大，拉力减小，拉力等于摩擦力和安培力之和时速度达到最大值． 【解析】　(1)4 s末的感应电流大小为 I＝＝ A＝0.2 A. 感应电动势大小E＝I(R＋r)＝0.2×(2＋0.5) V＝0.5 V 设两导轨间距为l，由E＝Blv得 Bl＝＝ T·m＝0.5 T·m 故第4 s末ab受的安培力大小为 F安＝BIl＝0.5×0.2 N＝0.10 N. (2)匀速运动阶段，ab受力平衡，则拉力大小为 F＝μmg＋F安＝0.2×0.2×10 N＋0.10 N＝0.50 N 加速过程在第4 s末时拉力最大，则最大拉力为 Fmax＝μmg＋F安＋ma ＝0.2×0.2×10 N＋0.10 N＋0.2× N＝0.55 N. (3)若第4 s末以后，拉力的功率不变，此时 P＝Fmax·v＝0.55×1 W＝0.55 W 设ab的最大速度为vm，此时的拉力为F′， 则P＝F′vm＝vm 代入数据解得vm≈1.08 m/s. 【答案】　(1)0.5 V　0.10 N　(2)0.50 N　0.55 N (3)1.08 m/s 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下 (1)先进行“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r. (2)再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力； (3)然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力； (4)接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型． 【拓展探究】　结合上面例1 (1)画出ab由静止开始的4 s内F－t图象． (2)若4 s末以后拉力的功率保持不变，定性画出4 s末以后v－t图象． 解析：(1)ab在4 s内做匀加速直线运动，设加速度为a F－μmg－F安＝ma F安＝BIl＝＝ 所以F＝μmg＋ma＋t F－t图象为 (2)在功率P恒定下，设某时刻速度为v －μmg－＝ma，随速度v增大a逐渐变小，最后加速度变为0，导体变成匀速直线运动 答案：见解析 1.能量转化 电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程． (1)其他形式的能转化为电能 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功．此过程中，其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能． 考电磁感应中的能量问题 (2)电能转化为其他形式的能 当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量．安培力做功的过程，是电