教科版高中物理选择性必修第二册第二章素养培优课(五)电磁感应中的动力学及能量问题课件（45页ppt）+学案

(课件网) 素养培优课(五)　电磁感应中的动力学及能量问题 第二章　电磁感应及其应用 关键能力·情境探究达成 考点1　电磁感应中的动力学问题 1．导体的两种运动状态 (1)平衡状态：静止或匀速直线运动，F合＝0。 (2)非平衡状态：加速度不为零，F合＝ma。 2．电学对象与力学对象的转换及关系 【典例1】　如图所示，两平行且无限长的光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝30°，两导轨之间的距离为L＝1 m，两导轨M、P之间接入电阻R＝0.2 Ω，导轨电阻不计，在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ，磁感应强度B0＝1 T，磁场的宽度x1＝1 m；在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ，磁感应强度B1＝0.5 T。一个质量为m＝1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝0.2 Ω，若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动。金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef时又达到稳定状态，cd与 ef之间的距离x2＝8 m。(g取10 m/s2)求： (1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小； (2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小； (3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小。 [答案]　(1)2 m/s　(2)3.75 m/s2　(3)8 m/s 规律方法　用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下： [跟进训练] 1．如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨间距为0.2 m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2 g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T，且磁场区域足够大，当导体ab自由 下落0.4 s时，突然闭合开关S，则： (1)试说出S接通后，导体ab的运动情况； (2)导体ab匀速下落的速度大小是多少？(g取10 m/s2) [答案]　(1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动，后做匀速运动　(2)0.5 m/s 考点2　电磁感应中的能量问题 1．能量转化的过程分析 电磁感应的实质是不同形式的能量相互转化的过程。 2．求解焦耳热Q的几种方法 【典例2】　如图所示，两根足够长的固定的光滑平行金属导轨位于倾角θ＝30°的固定斜面上，导轨上、下端分别接有阻值R1＝10 Ω和R2＝30 Ω的电阻，导轨自身电阻忽略不计，导轨宽度L＝2 m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T。质量为m＝0.1 kg，电阻r＝2.5 Ω的金属棒ab在较高处由静止释放，金属棒ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好。当金属棒ab下滑高度h＝3 m时，速度恰好达到最大值。(g取10 m/s2)求： (1)金属棒ab达到的最大速度vm的大小； (2)该过程通过电阻R1的电量q； (3)金属棒ab在以上运动过程中导轨下端电阻R2中产生的热量。 [答案]　(1)5 m/s　(2)0.45 C　(3)0.33 J [跟进训练] 2．如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角θ=30°，导轨间距L=0.5 m，导轨下端接定值电阻R=2 Ω，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端d=2 m处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量m=0.2 kg，电阻r=0.5 Ω，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，磁感应 强度B随时间t变化的关系为B=0.5t(T)，导体棒在 沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，g取 10 m/s2。求： (1)流过电阻R的电流I； (2)t＝2 s时导体棒所受拉力F的大小； (3)从t＝4 s时磁场保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时速度恰好达到最大，此过程回路产生的热量Q。 [答案]　(1)0.2 A　(2)1.1 N　(3)1.375 J 题号 素养培优练(五)　电磁感应中的动力学及能量问题 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 12 13 √ 一、选择题 1．如图所示，纸面内有一矩 ... ...