资源简介

(共25张PPT)
专题：电磁感应现象中的动力学
及能量问题
学习目标
1、应用力、能量观点，研究电磁感应中的运动问题。
01
基础知识
PART ONE
基础知识
应用力、能量观点，研究电磁感应中的运动问题，其解题思路与力学中一样。在此类问题中，安培力是联系力和电的桥梁，是分析电磁感应中动力学问题的关键物理量。
一、电磁感应中安培力的特点
1．安培力与速度关系

2．安培力做功与电能的关系：电磁感应中克服安培力做的功等于产生的电能。
基础知识
二、电磁感应中力和电的关系图
02
PART ONE
动力学观点在电磁感应中的应用
二、动力学观点在电磁感应中的应用
1.电磁感应中动力学问题的解题思路：“先源后路、先电后力，再是运动”
2．电磁应中的动态分析
在此类问题中，不论加速运动还是减速运动，加速度总是逐渐减小，最后做匀速运动。
具体思路如下：
二、动力学观点在电磁感应中的应用
例1　(多选)如图所示，质量均为m的金属棒MN、PQ垂直于水平金属导轨放置且与导轨接触良好，金属棒MN与金属导轨间的动摩擦因数为2μ，金属棒PQ与金属导轨间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度为B的匀强磁场的方向竖直向下．则金属棒MN在恒力F＝3μmg作用下向右运动的过程中，有(　　)
A．安培力对MN棒做正功
B．PQ棒不受安培力作用
C．MN棒做加速度逐渐减小的加速运动，最终匀速运动
D．PQ棒始终静止，安培力对PQ不做功
题型一：利用力学平衡方程求解
二、动力学观点在电磁感应中的应用
二、动力学观点在电磁感应中的应用
二、动力学观点在电磁感应中的应用
二、动力学观点在电磁感应中的应用
题型二：利用牛顿第二定律求解
二、动力学观点在电磁感应中的应用
03
PART ONE
能量观点在电磁感应中的应用
三、能量观点在电磁感应中的应用
1．电磁感应中的能量转化
电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程。
2．求解焦耳热Q的三种方法
三、能量观点在电磁感应中的应用
例3　(多选)如图所示，平行导轨放在斜面上，匀强磁场垂直斜面向上，恒力F拉动金属杆ab从静止开始沿导轨向上滑动，接触良好，导轨光滑．从静止开始到ab杆到达最大速度的过程中，恒力F做功为W，ab杆克服重力做功为W1，ab杆克服安培力做功为W2，ab杆动能的增加量为ΔEk，电路中产生的焦耳热为Q，ab杆重力势能增加量为ΔEp，则(　　)
A．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEk＋ΔEp
B．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEk
C．W＝Q＋ΔEk＋ΔEp
D．W2＝Q，W1＝ΔEp
三、能量观点在电磁感应中的应用
【解析】　以ab杆为研究对象，根据动能定理可得：
W－W1－W2＝ΔEk，
解得：W＝W1＋W2＋ΔEk，A、B两项错误；
根据功能关系可知：ab杆克服安培力做功为W2＝Q，
ab杆克服重力做功为W1＝ΔEp，
所以有W＝Q＋ΔEk＋ΔEp，C、D两项正确．
三、能量观点在电磁感应中的应用
例5 如图所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5m，底端接有一个定值电阻R＝2Ω，框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝1T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.1kg、有效电阻r＝1Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过导体棒横截面的电荷量为Q＝2C，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g=10m/s2。求：
(1)导体棒匀速运动的速度大小；
(2)导体棒从静止开始下滑到刚开始匀速运动，
这一过程中导体棒的有效电阻消耗的电功。
三、能量观点在电磁感应中的应用
三、能量观点在电磁感应中的应用
方法提炼：电磁感应中的能量问题求解思路
(1)若电流恒定，可以利用Q＝I2Rt直接计算电热。
(2)若电流变化，则利用能量守恒求电热。
(3)求某个电阻的电热时，先由能量守恒求出电路中产生的总电热，再利用电热与电阻的比例关系求某个电阻的电热。
PART ONE
课堂检测
四、课堂检测
四、课堂检测
四、课堂检测
2.(多选)如图甲所示，将一质量为m、长度为L的金属棒ab垂直放置在同一水平面上的两根光滑、平行、间距为L的导轨上，导轨电阻不计且足够长．导轨左端连接阻值为R的定值电阻，整个装置处于竖直向上的、磁感应强度为B的匀强磁场中．t＝0时刻金属棒处于静止状态，现用始终垂直于ab的水平向右的外力F作用在金属棒上，F大小随金属棒位移x变化的图象如图乙所示．t＝t0时刻，金属棒向右运动位移为x0，此时外力为F0，随后金属棒开始匀速运动．金属棒电阻不计且始终与导轨接触良好，则下列说法正确的是(　　)
四、课堂检测

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