2019年高考物理总复习第十章电磁感应专题讲座九电磁感应的综合应用(二)课件.pptx
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1、核心探究,演练提升,核心探究 分类探究各个击破,考点一 电磁感应中的能量问题,1.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化 (2)求解焦耳热Q的三种方法,2.解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路); (2)弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互转化; (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解.,【典例1】 (2016浙江卷,24)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角=53,导轨上端串接一个R=0.05 的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg
2、的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求,(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;,核心点拨 (1)健身者用恒力拉杆所做的功用W=Fx求得.CD棒进入磁场前重力和拉力做功.,答案:(1)2.4 m/s,(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;,核心点拨
3、 (2)确定CD棒在磁场中的运动性质.,答案:(2)48 N,(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.,核心点拨 (3)由功能关系或焦耳定律求焦耳热.,答案:(3)64 J 26.88,方法技巧 求解电能应分清两类情况 (1)若回路中电流恒定,可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算. (2)若电流变化,则利用安培力做的功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;利用能量守恒求解:若只有电能与机械能的转化,则机械能的减少量等于产生的电能.利用功能关系求解:若除重力、安培力做功外,还有其他力做功,则其他力做功等于增加的机械能和电能.,多维训练,BC
4、,1.用能量守恒求焦耳热(多选)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根质量均为m,电阻均为R(其余部分电阻不计)的导体棒ab和cd,构成矩形回路.在整个导轨平面内都有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,如图所示,设两导体棒均可沿导轨无摩擦滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运动过程中始终不接触,则( ) A.棒ab,cd在运动过程中,回路中一定有感应电流 B.当棒ab,cd的运动稳定后,棒ab,cd有共同速度v= C.在运动过程中,产生的焦耳热最多为Q= D.在运动过程中,安培力对棒cd做的功数值上等于回路中的电
5、能,2.导学号 58826224 用功能关系求焦耳热用密度为d、电阻率为粗细均匀的金属导线制成两个闭合正方形线框M和N,边长均为L.线框M,N的导线横截面积分别为S1,S2,S1S2,如图所示.均强磁场仅存在于相对磁极之间,磁感应强度大小为B,其他地方的磁场忽略不计.金属线框M水平放在磁场上边界的狭缝间,线框平面与磁场方向平行,开始运动时可认为M的aa边和bb边都处在磁场中.线框N在线框M的正上方,与线框M相距为h,两线框均从静止开始同时释放,其平面在下落过程中保持水平,设磁场区域在竖直方向足够长,不计空气阻力及两线框间的相互作用.,(1)求线框N刚进入磁场时产生的感应电流大小;,(2)在下落
6、过程中,若线框N恰能追上线框M.追上时线框M下落高度为H,追上线框M之前线框N一直做减速运动,求该过程中线框N产生的焦耳热;,(3)若将线框M,N均由磁场上边界处先后释放,释放的时间间隔为t,计算两线框在运动过程中的最大距离.,考点二 电磁感应中的动量问题,电磁感应问题往往涉及牛顿定律、动量守恒、能量守恒、电路的分析和计算等许多方面的物理知识,试题常见的形式是导体棒切割磁感线,产生感应电流,从而使导体棒受到安培力作用.导体棒运动的形式有匀速、匀变速和非匀变速3种,对前两种情况,容易想到用牛顿定律求解,对后一种情况一般要用能量守恒和动量守恒定律求解,但当安培力变化,且又涉及位移、速度、电荷量等问
7、题时,用动量定理求解往往能巧妙解决.,【典例2】 (2017潍坊二模)如图所示,固定于水平面的两足够长的光滑平行金属导轨PMN,PMN,由倾斜和水平两部分在M,M处平滑连接组成,导轨间距L=1 m,水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1 T.金属棒a,b垂直于倾斜导轨放置,质量均为m=0.2 kg,a的电阻R1=1 ,b的电阻R2=3 , a,b长度均为L=1 m,棒a距水平面的高度h1=0.45 m,棒b距水平面的高度为h2(h2h1);保持b棒静止,由静止释放a棒,a棒到达磁场中OO停止运动后再由静止释放b棒,a,b与导轨接触良好且导轨电阻不计,重力加速度g=10 m/s2.,
8、【审题指导】,(1)求a棒进入磁场MM时加速度的大小;,答案:(1)3.75 m/s2,(2)a棒从释放到OO的过程中,求b棒产生的焦耳热;,答案:(2)0.675 J,(3)若MM,OO间的距离x=2.4 m,b棒进入磁场后,恰好未与a棒相碰,求h2的值.,答案:(3)1.8 m,反思总结 动量在电磁感应中的应用技巧,(2)电磁感应中对于双杆切割磁感线运动,若双杆系统所受合外力为零,运用动量守恒定律结合能量守恒定律可求解与能量有关的问题.,多维训练,1.动量守恒和能量守恒结合(2018成都模拟)如图所示,水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强
9、度为B的匀强磁场中,铜棒a,b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好.现给铜棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I,关于此后的过程,下列说法正确的是( ),B,2.导学号 58826225 动量定理和能量守恒结合(2018江西九江模拟)如图所示,光滑水平面停放一小车,车上固定一边长为L=0.5 m的正方形金属线框abcd,金属框的总电阻R=0.25 ,小车与金属框的总质量m=0.5 kg.在小车的右侧,有一宽度大于金属线框边长,具有理想边界的匀强磁场,磁感应强度B= 1.0 T,方向水平且与线框平面垂直.现给小车一水平速度使其向右运动并能穿过磁场,当
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