2015第3.3电磁感应中的动力学和能量问题〔学案〕.docVIP

第九章　电磁感应第讲　热点　电磁感应中的动力学和能量问题一、电磁感应中的动力学问题 1．所用知识及规律 (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＝. (2)安培力的方向判断 (3)牛顿第二定律及功能关系 2．导体的两种运动状态及处理方法 (1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态．处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析(2)导体的非平衡状态——加速度不为零．处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析．．电磁感应中的动力学问题分析思路 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是　　“先电后力”，即：“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； “路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力； “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； “运动”的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型． 1.水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根长为L的导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，试分析ab 的运动情况，并求ab棒的最大速度。 变化： 2.如图所示，竖直平面内的平行导轨，间距l=20cm，金属导体ab可以在导轨上无摩檫的向下滑动，金属导体ab的质量 为0.2 g，电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，水平方向的匀强磁场的磁感应强度为0.1T，当金属导体ab从静止自由下落0.8s时，突然接通电键K。（设导轨足够长，g取10m/s2）求： （1）电键K接通前后，金属导体ab的运动情况 （2）金属导体ab棒的最大速度和最终速度的大小。 3．(多选)ab从静止下落到接通电键K的时间为t,ab棒以后的v-t图象可能（ ） 由于安培力是变力，导体棒做变加速或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力平衡条件列平衡方程：F合＝0. 如图甲所示，一边长L＝2.5 m、质量m＝0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度B＝0.8 T的匀强磁场中，金属线框的一边与磁场的边界MN重合．在水平力F作用下金属线框由静止开始向左运动，经过5 s金属线框被拉出磁场，测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示． (1)在金属线框被拉出的过程中，求通过线框截面的电荷量及线框的电阻． (2)写出水平力F随时间变化的表达式． (3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？ 5.如图，PQ、MN为平行导轨，导轨平面倾角θ=37°，电容器的电容C = 1.0×10-3F，原来不带电．垂直导轨平面的匀强磁场穿过整个导轨平面．质量m = 32 g 的金属棒AB从高h = 1.44m 处由静止滑下，它与轨道间的动摩擦因数μ=1/8，不计一切电阻，当棒AB滑离轨道时，电容器带电量Q = 1.6×10-2c． (1)分析AB下滑的运动状态，求出表征此运动的特征量与其他有关量之间的关系式； (2)求出AB滑离轨道瞬间的速度. 6．(多选)如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后(　　)A．金属棒ab、cd都做匀速运动 B．金属棒ab上的电流方向是由b向a C．金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3 D．两金属棒间距离保持不变 “杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点．“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等．A　对点训练——练熟基础知识　　　　　　　　　　　　 ．(多选) (2013·云南部分名校统考，21)如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，电阻R上消耗的功率为P.导轨和导体棒电阻不计．下列判断正确的是(　　)． A．导体棒的a端比b端电势低 B．ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动 C．若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的 D．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时的功率将变为原来的4倍．(选)