浙江省高三物理復(fù)習(xí) 第9章 第4講 電磁感應(yīng)規(guī)律與力學(xué)規(guī)律的綜合運(yùn)用課件 新人教版

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1、 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，解決這類電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，不僅要應(yīng)用電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、右手定則、安培力的計(jì)算公式等，還要應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律等要將電磁學(xué)和力學(xué)的知識(shí)綜合起來應(yīng)用 1動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析，思考方法是：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)線受安培力合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)2產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的存在的過程就是其他形式的能量轉(zhuǎn)化為感應(yīng)

2、電流電能的過程 導(dǎo)體在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之前，外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應(yīng)電流的電能或最后再轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分用于增加導(dǎo)體的動(dòng)能，即導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí))，外力所做的功，完全消耗于克服安培力做功，并轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能或最后再轉(zhuǎn)化為焦耳熱3安培力做正功和克服安培力做功的區(qū)別：電磁感應(yīng)的過程，總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和守恒，當(dāng)外力克服安培力做功時(shí)，就有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；當(dāng)安培力做正功時(shí)，就有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能一、電磁感應(yīng)定律與牛頓第二定律結(jié)合例1、如圖941甲所示的輪軸，它可以繞垂直于紙面的光滑固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)輪上繞有輕質(zhì)柔軟細(xì)線，線的一端系一重物

3、，另一端系一質(zhì)量為m的金屬桿在豎直平面內(nèi)有間距為L的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、EF，在QF之間連接有阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直開始時(shí)金屬桿置于導(dǎo)軌下端，將重物由靜止釋放，重物最終能勻速下降運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，忽略所有摩擦(1)若重物的質(zhì)量為M,則重物勻速下降的速度v為多大？(2)對(duì)一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，重物的質(zhì)量M取不同的值，測(cè)出相應(yīng)的重物做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，可得出vM實(shí)驗(yàn)圖線圖乙中畫出了磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2時(shí)的兩條實(shí)驗(yàn)圖線，試根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算B1與B2的比值圖941 22221222122222121211.60.91.60.

4、90.9()31.6124MEBLvBLvFBILBLRMmMgFmggRmgRvMB LBMm gRvB LBLgRvMkkB LkBgRkB L安安速下降，金桿速上升，回路中生的感： 、 整體有：由以上式子解得：由得： 由 象可知： ， ，即，解析：所以解得： 勻時(shí)屬勻產(chǎn)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為則對(duì)圖變式訓(xùn)練1、如圖942所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中豎直放置兩平行導(dǎo)軌，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直導(dǎo)軌上端跨接一阻值為R的電阻(導(dǎo)軌電阻不計(jì))兩金屬棒a和b的電阻均為R，質(zhì)量分別為ma2102kg和mb1102kg，它們與導(dǎo)軌相連，并可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)閉合開關(guān)S，先固定b，用一恒力F向上拉a，

5、穩(wěn)定后a以v110m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)再釋放b，b恰好能保持靜止，設(shè)導(dǎo)軌足夠長，取g10m/s2.(1)求拉力F的大小；(2)若將金屬棒a固定，讓金屬棒b自由下滑(開關(guān)仍閉合)，求b滑行的最大速度v2；(3)若斷開開關(guān)，將金屬棒a和b都固定，使磁感應(yīng)強(qiáng)度從B隨時(shí)間均勻增加，經(jīng)0.1s后磁感應(yīng)強(qiáng)度增到2B時(shí)，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求兩金屬棒間的距離h.圖942 11222222222,2222,220.45/123333232aaabababaaaabbbbbIaFm gBI L bIBI Lm gm gm gEaEBLv IBI LBI Lm gRm gRvB Lm gRB

6、 L vbm gBI LvRB LS BBLhEFNvmtst棒速， 棒止 立以上各式 速，解得 速： 式立得解析：勻運(yùn)動(dòng)靜 聯(lián)當(dāng) 勻運(yùn)動(dòng)時(shí) 當(dāng) 勻運(yùn)動(dòng)時(shí)聯(lián)221,22,233abEItRB L vBILm gRmhmg由式，得 得 二、電磁感應(yīng)與能量結(jié)合例2、如圖943所示，兩根足夠長固定平行金屬導(dǎo)軌位于傾角30的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R20的電阻，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L2m，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1T.質(zhì)量m0.1kg、連入電路的電阻r10的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，當(dāng)金屬棒ab下滑高度h3m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值v2m/s.金屬棒

7、ab在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌良好接觸g取10m/s2.求：(1)金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能的減少量(2)金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)軌上端電阻R中產(chǎn)生的熱量圖943 21 2 / (/ 2) 2.8 12 abmghmvabEBLvIEJErRFBIL金棒機(jī)械能的少量 速度最大金棒生的生的流 此的安培力 解析： 屬減時(shí)屬產(chǎn)電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)電時(shí) sin30 / sin30 / 4 RfmgFabQEfhRQQ由意可知，摩擦力 由能量守恒得，失的機(jī)械能等于金棒克服摩擦力做功和生的之和上端阻 中生的量立題損屬產(chǎn)電熱電熱電產(chǎn)熱聯(lián)0.55RQJ式得：變式訓(xùn)練

8、2、如圖944所示abcd為靜止于水平面上寬度為L而長度很長的U形金屬滑軌，bc邊接有電阻R，其他部分電阻不計(jì)ef為一可在滑軌平面上滑動(dòng)、質(zhì)量為m的均勻金屬棒今金屬棒以一水平細(xì)繩跨過定滑輪，連接一質(zhì)量為M的重物一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直滑軌面重物從靜止開始下落，不考慮滑輪的質(zhì)量，且金屬棒在運(yùn)動(dòng)中均保持與bc邊平行忽略所有摩擦力則： (1)當(dāng)金屬棒做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速率是多少？(忽略bc邊對(duì)金屬棒的作用力)(2)若重物從靜止開始至勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)下落的總高度為h，求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量圖944解析：視重物M與金屬棒m為一系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的力只有重物受到的重力與金屬棒受到的安培力由于系統(tǒng)在開始一段時(shí)間里處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，由此產(chǎn)生的安培力是變化的，安培力做功屬于變力做功系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況分析可以用如下簡(jiǎn)圖表示： 22 00EvBLv EIBLIFMgFFRFaMMgRmaMgFvB L 合安安合安，有 ，得 當(dāng)時(shí)4224)1(2)2MMghMmMm MgRQMg hBQLv 情涉及的能量化程可表示：的重力能 重力做功 系等速后能、被化的能 安培力( 做功能然有得題設(shè)況轉(zhuǎn)過為勢(shì)統(tǒng)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 電顯應(yīng)