高中物理-电磁感应力学综合专题-课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高中物理-电磁感应力学综合专题-课件,高中物理-电磁感应力学综合专题-课件高中物理-电磁感应力学综合专题-课件电磁感应现象中的力学综合问题,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=n/t,E=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,x,0,。棒,cd,用能承受最大拉力为,T,0,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】,F,A,a,I,ab,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,F,A,，,怎样表述清楚一个运动？,三要素：初状态、加速度、速度,a=(F-F,A,)/m，F,A,=BIL，I=BLV/,2,R,最后，当,F,A,=,F,时，,a,=0，速度达到最大,F=F,A,=BIL=B,2,L,2,v,m,/2R,v,m,=,2,FR/B,2,L,2,可见a减小,v,m,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。,F,v,m,=,I,2。,2,R,=,B,2,L,2,v,2,m,/2,R,v,m,=2,FR,/,B,2,L,2,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,a t,棒中感应电动势为,E,B L v,B L a t,棒中的感应电流为,I,由牛顿第二定律,FBIL,ma,得,F,=,解：,【分析】,FBIL,ma,IE/2R,E,B L v,v,a t,（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=T,0,F,A,（,2,）经时间,t,0,细线将被拉断，则,t,0,为多大？此时拉力,F,为多大？,即,T,0,t,0,=,T,F,A,平衡,F,合,=0,【分析】,v,E,I,F,A,cd棒原先静止状态,T,随之增大.,即 TF,A,对ab根据牛顿第二定律有,F,F,A,ma,得 F,T,0,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,F,A,F,A,（3）若经过时间,t,0,线断的同时撤去外力F，此后两根棒各做什么运动？,此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？,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。,*最终两棒运动稳定时相距多远？,此后的运动过程中两棒产生的热量是多少？,mv,0,=2mv,根据能量转化和守恒定律，两棒产生的热量,Q=E,初,E,末,mv,0,2,-2mv,2,得 v=v,0,/2,=m,v,0,2,?,V,0,ab棒匀加速运动直到线拉断，故,a,t,0,由以上解得,Q,系统合外力为零，根据动量守恒,这一小题分数得全了吗,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?,E,cd,=Q,cd,+E,k,根据能量守恒和转化定律,对cd棒有,=Q+,mv,2,=,m,v,0,2,=,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,*,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,两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量,q,t,而,故,q,（,x,2,x,1,）,其中x,1,为线断时刻ab棒距cd棒的距离,X,2,为两棒最终的相对距离,+x,0,故 x,1,a,t,0,2,X,1,=,?,图示,*,最终两棒运动稳定时相距多远？,F,v,0,v,v,c,d,c,d,a,b,a,b,a,b,x,2,x,0,线断,B =BL,*,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,两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量,q,t,而,故,q,（,x,2,x,1,）,其中x,1,为线断时刻ab棒距cd棒的距离,X,2,为两棒最终的相对距离,+x,0,故 x,1,a,t,0,2,X,1,=,?,图示,*,最终两棒运动稳定时相距多远？,F,v,0,v,v,c,d,c,d,a,b,a,b,a,b,x,2,x,1,x,0,线断,B =BL,*,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,两棒达共同速度，则通过每一根金属棒的电量,q,t,而,故,q,（,x,2,x,1,）,其中x,1,为线断时刻ab棒距cd棒的距离,X,2,为两棒最终的相对距离,+x,0,故 x,1,a,t,0,2,X,1,=,?,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,BL t=mv0,因为,q t,所以,BLq =m v,=,由以上各式解得,X,2,（m ）,x,0,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,=0,F,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,（习题3）设导体棒的初速度为,v,0,，,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：,Thank You,世界触手可及,携手共进，齐创精品工程,