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广东省高中物理第一轮总复习电磁感应规律与力学规律的综合应用粤教版新课标.pptx
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1、1.电电磁磁感感应应规规律律与与牛牛顿顿运运动动规规律律的的综综合合问题问题.从从导导体体在在磁磁场场中中的的受受力力情情况况和和运运动动状状态态入入手手,当当导导体体在在磁磁场场中中受受的的安安培培力力发发生生变变化化时时,导导致致导导体体所所受受合合外外力力发发生生变变化化,进进而而导导致致加加速速度度、速速度度等等发发生生变变化化.而而速速度度的的变变化化又又反反过过来来影影响响安安培培力力的的变变化化.周周而而复复始始可可能能使使导导体达到体达到稳稳定状定状态态.2.用功能用功能观观点分析点分析电电磁感磁感应问题应问题.电电磁磁感感应应的的过过程程通通常常对对应应着着机机械械能能、电电
2、能能、内内能能间间的的转转化化.注注意意结结合合能能量量守守恒恒定定律律、功能原理和功能原理和动动能定理分析能定理分析问题问题.主主题题(1)(1)电电磁磁感感应应中中的动力学问题的动力学问题光光滑滑的的平平行行金金属属导轨长L=2.0m,两两导轨间距离距离d=0.5m,导轨平面与平面与图图1041水平面的夹角为水平面的夹角为=30,导轨上端接一阻值为,导轨上端接一阻值为R=0.5的电阻,其余电阻不计,轨道所在空间的电阻,其余电阻不计,轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场,磁感应强度有垂直轨道平面的匀强磁场,磁感应强度B=1T,如图,如图1041所示所示.有有一一不不计电阻阻、质量量为m=0.
3、5kg的的金金属属棒棒ab,放放在在导轨最最上上端端且且与与导轨垂垂直直.当当金金属属棒棒ab由由静静止止开开始始自自由由下下滑滑到到底底端端脱脱离离轨道道的的过程程中中,电阻阻R上上产生的生的热量量为Q=1J,g=10m/s2,则:(1)指出金属棒指出金属棒ab中感中感应电流的方向流的方向.(2)棒棒在在下下滑滑的的过程程中中达达到到的的最最大大速速度度是是多多少少?(3)当当棒棒的的速速度度为v=2m/s时,它它的的加加速速度度是是多多大?大?(1)由由右右手手定定则,棒棒中中感感应电流流方方向由向由b指向指向a.(2)棒棒做做加加速速度度逐逐渐减减小小的的变加加速速运运动,棒到达底端棒到
4、达底端时速度最大,由能量守恒定律得速度最大,由能量守恒定律得mgLsin=+Q,解得,解得vm=4m/s(3)当棒的速度当棒的速度为v时,感,感应电动势E=Bdv感应电动势运动分析感应电动势运动分析感感应电流流棒所受安培力棒所受安培力F=BId=当棒的速度当棒的速度为v=2m/s时,F=1N由牛由牛顿第二定律得第二定律得mgsinF=ma解得棒的加速度解得棒的加速度a=3m/s2棒棒做做变加加速速运运动,加加速速度度是是变化化的的,要抓住特殊状要抓住特殊状态求解求解.注意受力分析的完整性注意受力分析的完整性.如如 图 1042所所示示,abcd为质量量M=2kg的的导轨,放放在在光滑光滑绝缘的
5、水平面的水平面图图1042上,另有一根重量上,另有一根重量m=0.6kg的金属棒的金属棒PQ平行于平行于bc放在水平导轨放在水平导轨上,上,PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef(竖直立柱光滑,且固定竖直立柱光滑,且固定不动不动),导轨处于匀强磁场中,磁场以,导轨处于匀强磁场中,磁场以OO为界,左侧的磁场方为界,左侧的磁场方向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度向竖直向上,右侧的磁场方向水平向右,磁感应强度B大小都大小都为为0.8T.导导轨轨的的bc段段长长L=0.5m,其其电电阻阻r=0.4,金金属属棒棒PQ的的电电阻阻R=0.2,其其余余电电阻阻均均可可不不计计.
6、金金属属棒棒与与导导轨轨间间的的动动摩摩擦擦因因数数=0.2.若若在在导导轨轨上上作作用用一一个个方方向向向向左左、大大小小为为F=2N的的水水平平拉拉力力,设设导导轨轨足足够够长长,重重力力加加速速度度g取取10m/s2,试试求:求:(1)导轨导轨运运动动的最大加速度;的最大加速度;(2)导轨导轨的最大速度;的最大速度;(3)定定性性画画出出回回路路中中感感应应电电流流随随时时间间变变化化的的图线图线.导导轨轨在在外外力力作作用用下下向向左左加加速速运运动动,由由于于切切割割磁磁感感线线,在在回回路路中中要要产产生生感感应应电电流流,导导轨轨的的bc边边及及金金属属棒棒PQ均均要要受受到到安
7、安培培力力作作用用.PQ棒棒受受到到的的支支持持力力要要随随电电流流的的变变化化而而变变化化,导导轨轨受受到到PQ棒棒的的摩摩擦擦力力也也要要变变化化,因因此此导导轨轨的的加加速速度度要要发发生生改改变变.导导轨轨向向左左切切割割磁磁感感线线时时,感感应电动势应电动势E=BLv感感应电应电流流 即即 导导轨轨受受到到向向右右的的安安培培力力F1=BIL,金金属属棒棒PQ受受到到向向上上的的安安培培力力F2=BIL,导导轨轨受受到到PQ棒棒对对它的摩擦力它的摩擦力f=(mgBIL),根据牛根据牛顿顿第二定律,有第二定律,有FBIL(mgBIL)=Ma (1)当当刚刚拉拉动动导导轨轨时时,v=0,
8、由由式式可可知知I=0时时有最大加速度有最大加速度am,即,即(2)随随着着导导轨轨速速度度v增增大大感感应应电电流流I增增大大而而加加速速度度a减减小小,当当a=0时时,导导轨轨有有最最大大速速度度vm,从从式可得式可得F(1)BImLmg=0将将Im=2.5A代入代入式,得式,得(3)从从刚刚拉拉动动导导轨轨开开始始计计时时,t=0时时,v=0,I=0,当当t=t1时时,v达达到到最最大大,I达达到到2.5A,电电流流I随随时间时间t的的变变化化图线图线如如图图所示所示.主题主题(2)(2)电磁感应中的动量问题电磁感应中的动量问题图图1043 (双双选选)如如图图1043所所示示,两两根根
9、足足够够长长的的固固定定平平行行金金属属光光滑滑导导轨轨位位于于同同一一水水平平面面上上,导导轨轨上上横横放放着着两两根根相相同同的的导导体体棒棒ab、cd与导轨构与导轨构成成矩矩形形回回路路.导导体体棒棒的的两两端端连连接接着着处处于于压压缩缩状状态态的的两两根根轻轻质质弹弹簧簧,两两棒棒的的中中间间用用细细线线绑绑住住,它它们们的的电电阻阻均均为为R,回回路路上上其其余余部部分分的的电电阻阻不不计计,在在导导轨轨平平面面内内两两导导轨间有一竖直向下的匀强磁场轨间有一竖直向下的匀强磁场.开开始始时,导体体棒棒处于于静静止止状状态.剪剪断断细线后后,导体体棒在运棒在运动过程中程中()A.回路中
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