高三物理电磁感应和力学规律的综合应用.doc

用心爱心专心115号编辑电磁感应和力学规律的综合应用【知识回顾】本章内容包括电磁感应现象、磁通量的变化率、感应电动势、自感现象等基本概念，法拉第电磁感应定律、楞次定律等规律;以及电磁感应的应用abF【热身训练】水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，磁感应强度为B，导轨间距为l，有一根导体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析ab的运动情况，并求ab的最大速度。教学过程设计：请学生写出答案；请学生分析分析的过程：ab切割磁感线，形成感应电动势E=Blv，相当于电源，与电阻构成回路，回路中电流为I=Blv/R，ab受到安培力f=BIL=B2L2v/R，初始F大于安培力，ab在合外力的作用下加速，速度增加，电流增加，安培力增大，当F=f时，棒的速度达到最大，F=f=BIL=B2L2vm/R，得最终速度vm=FR/B2L2学生分析的同时：黑板板书：画出电源，回路，力，平衡方程（初始下滑力大于安培力，加速下滑，速度变大，安培力变大，最终达到平衡状态）总结性的点评：解决电磁感应中的力学问题，我们的基本思路是：{运动学问题板书：功、能问题力路源讲解：一般解此类问题的基本思路是：①明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源②正确分析电路的结构，画出等效电路图．③分析所研究的导体受力情况（包括安培力、用左手定则确定其方向）；=4\*GB3④列出动力学方程或平衡方程并求解。常用动力学方程有：牛顿运动定律、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律等。同类题型的延伸：我们可以改变上题中的受力情况，把它改为一个相对复杂的题目：【例1】如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直向下．质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．求：(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(g=10m／s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)分析：同样我们先寻找该题目中的源、路、力，棒ab向下运动形成电源，与电阻R构成回路，形成由b到a的电流，根据左手定则形成沿斜面向上的安培力，在重力、支持力和安培力的共同作用下沿斜面向下运动。解析：(1)金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma①由①式解得a＝10×(0.6－0.25×0.8)m／s2=4m／s2②(2夕设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡mgsinθ一μmgcos0一F＝0③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率：Fv＝P④由③、④两式解得⑤讨论：上题中的功能转化问题：问题1：上题中几个力做功？重力做正功、支持力不做功、安培力做负功问题2：各力所做的功与什么能量相对应？=1\*GB3①重力做的功与重力势能的增量相等=2\*GB3②克服安培力做的功，数值上总是等于电路中转化的电能=3\*GB3③合外力做的功数值上总是等于物体动能的变化【引语】大家在分析问题的时候，一定要注意区分各力所做的功与能量的对应关系。为了加深印象，我们再来做一题巩固训练。【巩固训练】两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计。斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度。如图所示，在这过程中（AD）A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热【引语】在做好了各项准备之后，我们大家就来尝试解决一条电磁感应中功能转化的综合题【例2】如图所示，足够长的金属导轨ABC和FED，二者相互平行且相距为L，其中AB、FE是光滑弧形导轨，BC、ED是水平放置的粗糙直导轨，在矩形区域BCDE内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，金属棒MN质量为m、电阻为r，它与水平导轨间的动摩擦因数为μ，导轨上A与F、C与D之间分别接有电阻R1、R2，且R1=R2=r，其余电阻忽略不计。现将金属棒MN从弧形导轨上离水平部分高为h处由静止释放，最后棒在导轨水平部分上前进了距离s后静止。(金属棒MN在通过轨道B、E交接处时不考虑能量损失，金属棒MN始终与两导轨垂直，重力加速度为g)求：(1)金属棒在导轨水平部分运动时的最大加速度；(2)整个过程中电阻R1产生的焦耳热