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：年份总分力学电学热学光学原子原子核04120614166605120583861260612067356660712063336126081206240666近5年高考回顾电磁感应现象中的力学综合问题电磁感应现象自感现象产生电磁感应现象的条件感应电动势的大小E=nΔΦ/ΔtE=BLv感应电流的方向楞次定律右手定则应用牛顿第二定律，解决导体切割磁感应线运动问题应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感应线运动问题应用能的转化和守恒定律解决电磁感应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】FAaIab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/2Rvm=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？v？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＝RBLat2由牛顿第二定律F－BIL＝ma得F=matRaLB222解：【分析】F－BIL＝maI＝E/2RE＝BLvv＝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=T0FA（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T0ftRaLB222t0=TFA平衡F合=0【分析】vEIFAcd棒原先静止状态T随之增大…….aLBRT2202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:？能否从以上三题归纳出解力学题的基本步骤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FA’FA（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？①此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？②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。③*最终两棒运动稳定时相距多远？①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＝mv02-2mv22121得v=v0/2=mv0241?V0＝ab棒匀加速运动直到线拉断，故at0＝2202LBRT由以上解得Q＝44202LBTmR系统合外力为零，根据动量守恒这一小题分数得全了吗②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+mv22121=mv024144202LBTmR=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?怎么会等于总热量?＝B=BL＝ttStx③*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ｔ两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量q＝tI＝RE2IE而故q＝RBL2xRBL2＝（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＝at0221X1=?图示③*最终两棒运动稳定时相距多远？Fv0vvcdcdabababx2x0线断＝B=BL＝ttStx③*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ｔ两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量q＝tI＝RE2IE而故q＝RBL2xRBL2＝（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＝at0221X1=?图示③*最终两棒运动稳定时相距多远？Fv0vvcdcdabababx2x1x0线断＝B=BL＝ttStx③*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ｔ两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量q＝tI＝RE2IE而故q＝RBL2xRBL2＝（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＝at0221X1=?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－0I因为q＝tI所以BLq=mv220LBRT=由以上各式解得X2＝44022LBTR（m＋）aT0＋x0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=0F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2021mvEkmEvk20mEBLBLvEK2mERBLREIK2mERLBBILFK222kmghkhmg,QEEmghPKPKEEkgmQ22（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部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能，因在电路中只有电阻，电能最终全部转化为电阻上产生的焦耳热Q。当导体棒静止时，棒受力平衡，此时导体棒的位置比初始时刻降低了h，则由能的转化和守恒定律得：