《物理新设计同步人教选修3-2课件：第四章 电磁感应 习题课二 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新设计同步人教选修3-2课件：第四章 电磁感应 习题课二 .pptx（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1课堂互动探究课时达标训练 习题课二 电磁感应中的动力学及能量问题 2课堂互动探究课时达标训练 电磁感应中的动力学问题 1 具有感应电流的导体在磁场中将受到安培力作用 所以电磁感应问题往往与力学 问题联系在一起 处理此类问题的基本方法是 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 2 求回路中的感应电流的大小和方向 3 分析导体的受力情况 包括安培力 4 列动力学方程或平衡方程求解 3课堂互动探究课时达标训练 2 两种状态处理 1 导体处于平衡状态 静止或匀速直线运动状态 处理方法 根据平衡条件 合力等于零列式分析 2 导体处于非平衡状态 加速度不为零 处理方法 根据牛顿第二定
2、律进行动态分析或结合功能关系分析 4课堂互动探究课时达标训练 例1 如图1所示 空间存在B 0 5 T 方向竖直向下的匀强磁场 MN PQ是水平放 置的平行长直导轨 其间距L 0 2 m 电阻R 0 3 接在导轨一端 ab是跨接在导 轨上质量m 0 1 kg 电阻r 0 1 的导体棒 已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为 0 2 从t 0时刻开始 对ab棒施加一个大小为F 0 45 N 方向水平向左的恒定拉 力 使其从静止开始沿导轨滑动 滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好 求 g 10 m s2 图1 1 导体棒所能达到的最大速度 2 试定性画出导体棒运动的速度 时间图象 5课堂互动探究课时
3、达标训练 6课堂互动探究课时达标训练 7课堂互动探究课时达标训练 答案 1 10 m s 2 见解析图 8课堂互动探究课时达标训练 9课堂互动探究课时达标训练 例2 如图2甲所示 两根足够长的直金属导轨MN PQ平行放置在倾角为 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 磁场方向垂直于斜面向下 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 图2 10课堂互动探究课时达标训练 1 由b向a方向看到的装置如图乙所示 请在此
4、图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力 示意图 2 在加速下滑过程中 当ab杆的速度大小为v时 求此时ab杆中的电流及其加速度的 大小 3 求在下滑过程中 ab杆可以达到的速度最大值 11课堂互动探究课时达标训练 12课堂互动探究课时达标训练 电磁感应中力学问题的解题技巧 1 受力分析时时 要把立体图转换为图转换为 平面图图 同时标时标 明电电流方向及磁场场B 的方向 以便准确地画出安培力的方向 2 要特别别注意安培力的大小和方向都有可能变变化 不像重力或其他力一 样样是恒力 3 根据牛顿顿第二定律分析a的变变化情况 以求出稳稳定状态态的速度 4 列出稳稳定状态态下的受力平衡方程往往是解题题的突
5、破口 13课堂互动探究课时达标训练 针对训练1 如图3所示 两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内 其右端接一 阻值为R的电阻 质量为m的金属杆静置在导轨上 其左侧的矩形匀强磁场区域 MNPQ的磁感应强度大小为B 方向竖直向下 当该磁场区域以速度v0匀速地向右 扫过金属杆后 金属杆的速度变为v 导轨和金属杆的电阻不计 导轨光滑且足够 长 杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 图3 14课堂互动探究课时达标训练 1 MN刚扫过金属杆时 杆中感应电流的大小I 2 MN刚扫过金属杆时 杆的加速度大小a 3 PQ刚要离开金属杆时 感应电流的功率P 15课堂互动探究课时达标训练 1
6、6课堂互动探究课时达标训练 电磁感应中的能量问题 1 电磁感应中能量的转化 电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程 其能量转化方式为 17课堂互动探究课时达标训练 2 求解电磁感应现象中能量问题的一般思路 1 确定回路 分清电源和外电路 2 分析清楚有哪些力做功 明确有哪些形式的能量发生了转化 如 有滑动摩擦力做功 必有内能产生 有重力做功 重力势能必然发生变化 克服安培力做功 必然有其他形式的能转化为电能 并且克服安培力做多少功 就产生多少电能 如果安培力做正功 就是电能转化为其他形式的能 3 列有关能量的关系式 18课堂互动探究课时达标训练 例3 如图4所示 足够长的平行光滑U形导
7、轨倾斜放置 所在平面的倾角 37 导 轨间的距离L 1 0 m 下端连接R 1 6 的电阻 导轨电阻不计 所在空间存在垂 直于导轨平面向上的匀强磁场 磁感应强度B 1 0 T 质量m 0 5 kg 电阻r 0 4 的金属棒ab垂直置于导轨上 现用沿导轨平面且垂直于金属棒 大小为F 5 0 N 的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行 当金属棒滑行s 2 8 m后速度保持 不变 求 sin 37 0 6 cos 37 0 8 g 10 m s2 图4 19课堂互动探究课时达标训练 1 金属棒匀速运动时的速度大小v 2 金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中 电阻R上产生的热量QR 20课堂互动探
8、究课时达标训练 答案 1 4 m s 2 1 28 J 21课堂互动探究课时达标训练 电磁感应中焦耳热的计算技巧 1 电电流恒定时时 根据焦耳定律求解 即Q I2Rt 2 感应电应电 流变变化 可用以下方法分析 利用动动能定理 求出克服安培力做的功 产产生的焦耳热热等于克服安培 力做的功 即Q W安 利用能量守恒 即感应电应电 流产产生的焦耳热热等于其他形式能量的减少 即 Q E其他 22课堂互动探究课时达标训练 针对训练2 水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L 质量为m的导体棒ab ab处 在磁感应强度大小为B 方向如图5所示的匀强磁场中 导轨的一端接一阻值为R的 电阻 导轨及导体棒电阻不
9、计 现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的 方向运动 当通过的位移为x时 ab达到最大速度vm 此时撤去外力 最后ab静止 在导轨上 在ab运动的整个过程中 下列说法正确的是 图5 23课堂互动探究课时达标训练 24课堂互动探究课时达标训练 图6 1 电磁感应中的动力学问题 如图6所示 在一匀强磁场中有一U形导线框abcd 线 框处于水平面内 磁场与线框平面垂直 R为一电阻 ef为垂直于ab的一根导体 杆 它可在ab cd上无摩擦地滑动 杆ef及线框中导线的电阻都可不计 开始时 给ef一个向右的初速度 则 25课堂互动探究课时达标训练 A ef将减速向右运动 但不是匀减速 B ef将匀
10、减速向右运动 最后停止 C ef将匀速向右运动 D ef将往返运动 答案 A 26课堂互动探究课时达标训练 2 电磁感应中的动力学问题 多选选 如图7所示 MN和PQ是两根互相平行竖直放置的 光滑金属导轨 已知导轨足够长 且电阻不计 ab是一根与导轨垂直而且始终与导 轨接触良好的金属杆 开始时 将开关S断开 让杆ab由静止开始自由下落 一段 时间后 再将S闭合 若从S闭合开始计时 则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象 可能是 图7 27课堂互动探究课时达标训练 答案 ACD 28课堂互动探究课时达标训练 3 电磁感应中的能量问题 如图8所示 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电 阻R 质
11、量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦 棒与导 轨的电阻均不计 整个装置放在匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 棒在竖直 向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内 力F做的功与安培力做的功的代数和等 于 图8 29课堂互动探究课时达标训练 A 棒的机械能增加量 B 棒的动能增加量 C 棒的重力势能增加量 D 电阻R上产生的热量 解析 棒加速上升时受到重力 拉力F及安培力 根据功能关系可知 力F与安培力 做的功的代数和等于棒的机械能的增加量 选项A正确 答案 A 30课堂互动探究课时达标训练 4 电磁感应中的能量问题 如图9所示 纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ab边长大 于
12、bc边长 置于垂直纸面向里 边界为MN的匀强磁场外 线框两次匀速地完全进 入磁场 两次速度大小相同 方向均垂直于MN 第一次ab边平行于MN进入磁场 线框上产生的热量为Q1 通过线框导体横截面的电荷量为q1 第二次bc边平行于 MN进入磁场 线框上产生的热量为Q2 通过线框导体横截面的电荷量为q2 则 图9 31课堂互动探究课时达标训练 A Q1 Q2 q1 q2 B Q1 Q2 q1 q2 C Q1 Q2 q1 q2 D Q1 Q2 q1 q2 答案 A 32课堂互动探究课时达标训练 5 电磁感应中的动力学综合问题 如图10所示 质量m1 0 1 kg 电阻R1 0 3 长 度l 0 4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上 框架固定在绝缘水平面上 相距0 4 m的MM NN 相互平行 电阻不计且足够长 电阻R2 0 1 的MN垂直于MM 整个装置处于竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度B 1 0 T 现垂直于ab施加F 2 N的水平恒力 使棒ab从静止开始无摩擦地运动 棒始终与MM NN 保持良好接 触 图10 33课堂互动探究课时达标训练 1 求棒ab能达到的最大速度 2 若棒ab从静止到刚好达到最大速度的过程中 导体棒ab上产生的热量QR1 1 2 J 求该过程中棒ab的位移大小 34课堂互动探究课时达标训练 答案 1 5 m s 2 1 425 m 35 本节内容结束
