《2019-2020學(xué)年高中物理 全冊模塊要點回眸 第8點 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題學(xué)案 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 全冊模塊要點回眸 第8點 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題學(xué)案 粵教版選修3-2（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第8點電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題電磁感應(yīng)和力學(xué)問題的綜合，其聯(lián)系橋梁是磁場對感應(yīng)電流的安培力，因為感應(yīng)電流與導(dǎo)體運動的加速度有相互制約的關(guān)系，這類問題中的導(dǎo)體一般不是做勻變速運動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程，再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)，故解這類問題時正確地進行動態(tài)分析，確定最終狀態(tài)是解題的關(guān)鍵1受力情況、運動情況的動態(tài)分析及思路導(dǎo)體受力運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動勢變化周而復(fù)始地循環(huán)，直至最終達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時加速度為零，而導(dǎo)體通過加速達到最大速度做勻速直線運動或通過減速達到穩(wěn)定速度做勻速直線運動2解決此類問題的基本思路解決電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題的一般思路是“

2、先電后力”(1)“源”的分析分析出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；(2)“路”的分析分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串、并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便求解安培力；(3)“力”的分析分析研究對象(常是金屬桿、導(dǎo)體線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；(4)“運動”狀態(tài)的分析根據(jù)力和運動的關(guān)系，判斷出正確的運動模型3兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)處理方法：根據(jù)平衡條件(合外力等于零)，列式分析(2)導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)加速度不為零處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析4電磁感應(yīng)中的動力學(xué)臨界問題(1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過運動狀態(tài)的

3、分析尋找過程中的臨界狀態(tài)，如由速度、加速度求最大值或最小值的條件(2)基本思路注意當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運動存在臨界條件時：(1)若導(dǎo)體初速度等于臨界速度，導(dǎo)體勻速切割磁感線；(2)若導(dǎo)體初速度大于臨界速度，導(dǎo)體先減速，后勻速運動；(3)若導(dǎo)體初速度小于臨界速度，導(dǎo)體先加速，后勻速運動對點例題如圖1甲所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，磁感應(yīng)強度大小為B.金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、阻值為R1的定值電阻和電阻箱R2相連，不計一切摩擦，不

4、計導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g.現(xiàn)在閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放圖1(1)判斷金屬棒ab中電流的方向；(2)若電阻箱R2接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h時，速度為v，求此過程中定值電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)當(dāng)B0.40T、L0.50m、37時，金屬棒能達到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系如圖乙所示，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求R1的大小和金屬棒的質(zhì)量m.解題指導(dǎo)(1)由右手定則可知，金屬棒ab中的電流方向為b到a.(2)由能量守恒定律可知，金屬棒減少的重力勢能等于增加的動能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱mghmv2Q解得：Qmghmv2.(

5、3)設(shè)最大速度為vm時，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLvm由閉合電路歐姆定律得：I從b端向a端看，金屬棒受力如圖所示金屬棒達到最大速度時滿足mgsinBIL0由以上三式得最大速度：vmR2R1題圖乙斜率km/(s)15 m/(s)，縱截距b30m/s則：R1bk解得：R12.0m0.1kg.答案(1)b到a(2)mghmv2(3)2.00.1kg1.(多選)兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖2所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面質(zhì)量均為m的金屬細桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)軌電阻不計，回路總電阻為2R.整個裝置處于磁感應(yīng)強度

6、大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運動時，cd桿也正好以速度v2向下勻速運動重力加速度為g.以下說法正確的是()圖2Aab桿所受拉力F的大小為mgBcd桿所受摩擦力為零C回路中的電流大小為D與v1的大小關(guān)系為答案AD解析由右手定則可知，回路中感應(yīng)電流方向為abdca，感應(yīng)電流大?。篒金屬細桿ab受到水平向左的安培力，由受力平衡得：BILmgF金屬細桿cd運動時，受到的摩擦力不為零，cd受到的摩擦力和重力平衡，由平衡條件得：BILmg聯(lián)立以上各式解得：Fmg，故A、D正確，B、C錯誤2(多選)如圖3所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上

7、，勻強磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為21.用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過足夠長時間以后()圖3A金屬棒ab、cd都做勻速運動B金屬棒ab上的電流方向是由b向aC金屬棒cd所受安培力的大小等于D兩金屬棒間距離保持不變答案BC解析當(dāng)兩棒的運動穩(wěn)定時，兩棒速度差一定，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流一定，兩棒所受的安培力都保持不變，一起以相同的加速度做勻加速運動由于兩者距離不斷增大，穿過回路的磁通量增大，由楞次定律判斷知，ab上的電流方向是由b向a，設(shè)cd棒的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律：對整體F3ma，對cd，

8、FFAma，解得：FAF，故B、C正確3如圖4甲所示，水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計；勻強磁場垂直水平面向下，用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動速度v也會變化，v和F的關(guān)系如圖乙所示(重力加速度g取10m/s2)問：圖4(1)金屬桿在做勻速運動之前做什么運動？(2)若m0.5kg，L0.5m，R0.5，則磁感應(yīng)強度B為多大？(3)由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？答案(1)見解析(2)1T(3)見解析解析(1)變速運動(或變加速運動或加速度減小的加速運動或加速運動)(2)感應(yīng)電動勢：EBLv感應(yīng)電流：I，安培力：F安BIL由題圖乙中圖線可知金屬桿受拉力、安培力和阻力的作用，勻速運動時合力為零故Ff，vFR由題圖乙中圖線可知直線的斜率為k2，得B1T.(3)由圖線的截距可以求得金屬桿受到的阻力f2N.6