2019届二轮复习微专题6“三大观点”在电磁感应中的应用课件（34张） 34页

“三大观点”在电磁感应中的应用 一、动力学观点 电磁感应与力和运动结合的问题，研究方法与力学相同，首先明确物理过程，正确地进行受力分析，这里应特别注意伴随感应电流而产生的安培力，在匀强磁场中匀速运动的导体受的安培力恒定，变速运动的导体受的安培力也随速度 ( 电流 ) 变化而变化；其次应用相应的规律求解，匀速运动可用平衡条件求解，变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律和运动学公式求解． [ 示例 1] 　如图所示，两根足够长的平行光滑 金属导轨竖直放置，相距为 L ，电阻 R 与两导 轨相连，磁感应强度为 B 的匀强磁场与导轨平 面垂直．一质量为 m 、电阻不计的导体棒 MN ， 在竖直向上大小为 F 的恒力作用下，由静止开 始沿导轨向上运动．整个运动过程中，导体棒 与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻，求： (1) 初始时刻导体棒的加速度大小； (2) 当流过电阻 R 的电流恒定时，求导体棒的速度大小． [ 规律方法 ] 应用动力学观点解决电磁感应综合问题时要特别注意 a ＝ 0 时速度 v 达到最大时的特点，运动的动态分析如下： [ 应用提升练 ] 1 ． ( 多选 ) 如图甲所示，间距为 L 的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 B ，轨道左侧连接一定值电阻 R . 垂直导轨的导体棒 ab 在水平外力 F 作用下沿导轨运动， F 随 t 变化的规律如图乙所示．在 0 ～ t 0 时间内，棒从静止开始做匀加速直线运动．图乙中 t 0 、 F 1 、 F 2 为已知，棒和轨道的电阻不计．则 ( 　　 ) 答案： BD 二、能量观点 利用能量观点求解电磁感应中的功能关系问题应注意以下三点： (1) 电磁感应现象的实质是其他形式的能转化成电能． (2) 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有 “ 外力 ” 克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能． “ 外力 ” 克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程．安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能． (3) 若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 W ＝ UIt 或 Q ＝ I 2 Rt 直接进行计算电能．若电流变化，则： ① 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； ② 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． [ 示例 2] 如图所示，一对光滑的平 行金属导轨固定在同一水平面内， 导轨间距 L ＝ 0.5 m ，左端接有阻值 R ＝ 0.3 Ω 的电阻，一质量 m ＝ 0.1 kg 、电阻 r ＝ 0.1 Ω 的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B ＝ 0.4 T ，棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a ＝ 2 m/s 2 的加速度做匀加速运动，当棒的位移 x ＝ 9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后电路中产生的电热之比 Q 1 ∶ Q 2 ＝ 2 ∶ 1 ，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求： (1) 棒在匀加速运动过程中，通过电阻 R 的电荷量 q ； (2) 撤去外力后电路中产生的电热 Q 2 ； (3) 外力做的功 W F . [ 答案 ] 　 (1)4.5 C 　 (2)1.8 J 　 (3)5.4 J [ 应用提升练 ] 2.( 多选 ) 如图所示，水平线 MN 上方 存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B ，方向垂直于纸面向外， MN 上 方有一单匝矩形闭合导线框 abcd ， 其质量为 m ，电阻为 R ， ab 边长为 L 1 ， bc 边长为 L 2 ， cd 边离 MN 的高度为 h . 现将线框由静止释放，线框下落过程中 ab 边始终保持水平，且 ab 边离开磁场前已经做匀速直线运动，不考虑空气阻力的影响，则线框从静止释放到完全离开磁场的过程中 ( 　　 ) 答案： BC [ 示例 3] 　 (2018· 江西省重点中学高三下学期联考 ) 如图所示， MN 、 PQ 两平行光滑水平导轨分别与半径为 r ＝ 0.5 m 的相同竖直半圆导轨在 N 、 Q 端平滑连接， M 、 P 端连接定值电阻 R ，质量 M ＝ 2 kg 的 cd 绝缘杆垂直静止在水平导轨上，在其右侧至 N 、 Q 端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，现有质量 m ＝ 1 kg 的 ab 金属杆以初速度 v 0 ＝ 12 m /s 水平向右与 cd 绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出， cd 绝缘杆则恰好通过半圆导轨最高点，不计其他电阻和摩擦， ab 金属杆始终与导轨垂直且接触良好， g 取 10 m/ s 2 ( 不考虑 cd 杆通过半圆导轨最高点以后的运动 ) ，求： (1) cd 绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小 v ； (2) 正碰后 ab 杆的速度大小； (3) 电阻 R 产生的焦耳热 Q . [ 规律方法 ] 电磁感应与动量综合问题的解题思路 (1) 应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量，如在导体棒做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题． (2) 在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒．解决此类问题往往要应用动量守恒定律． [ 应用提升练 ] 3 ．两足够长且不计其电阻的光滑金属轨道，如图甲所示放置，间距为 d ＝ 1 m ，在左端圆弧轨道部分高 h ＝ 1.25 m 处放置一金属杆 a ，圆弧轨道与平直轨道区域光滑连接，在平直轨道右端放置另一金属杆 b ，杆 a 、 b 电阻 R a ＝ 2 Ω 、 R b ＝ 5 Ω ，只在平直轨道区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度 B ＝ 2 T ．现杆 b 以初速度 v 0 ＝ 5 m/s 开始向左滑动，同时由静止释放杆 a ，杆 a 由静止滑到水平轨道的过程中，通过杆 b 的平均电流为 0.3 A ；从杆 a 下滑到水平轨道时开始计时， a 、 b 杆运动的 v t 图象如图乙所示 ( 以 a 运动方向为正 ) ，其中 m a ＝ 2 kg ， m b ＝ 1 kg ， g 取 10 m/s 2 ，求： (1) 杆 a 在圆弧轨道上运动的时间； (2) 杆 a 在水平轨道上运动过程中通过其横截面的电荷量； (3) 在整个运动过程中杆 b 产生的焦耳热．