電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)與能量問題課件

一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無摩擦的在足夠長的豎直軌道上滑動，整個裝置處于勻強磁場中，除電阻R外，其他電阻均不計，則在ab棒下落的過程中，問:第1頁/共16頁一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以1（1）分析導(dǎo)體棒下落過程的受力情況（2)求當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時，導(dǎo)體棒的加速度a

G=mgF安=一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題E=BlvI=E/RF安=第2頁/共16頁（1）分析導(dǎo)體棒下落過程的受力情況G=mgF安=一、電磁感應(yīng)2（3）導(dǎo)體棒能達到的最大速度（4）分析導(dǎo)體棒的運動情況，畫出導(dǎo)體棒運動的v-t圖像。

一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第3頁/共16頁（3）導(dǎo)體棒能達到的最大速度一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第3頁3例2

如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦．(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；(2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大?。?3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第4頁/共16頁例2如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置4解決此類問題的主要方法：(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向．(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律，求出回路中的電流．(3)分析導(dǎo)體的受力情況．(4)依據(jù)牛頓第二定律列出動力學(xué)方程或平衡方程，求解．第5頁/共16頁解決此類問題的主要方法：第5頁/共16頁5復(fù)習(xí)：合外力做功動能的變化

重力做功重力勢能的變化除重力之外的其他力做功機械能的變化

二、電磁感應(yīng)中的能量問題第6頁/共16頁復(fù)習(xí)：二、電磁感應(yīng)中的能量問題第6頁/共16頁6二、電磁感應(yīng)中的能量問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無摩擦的在足夠長的豎直軌道上滑動，整個裝置處于勻強磁場中，除電阻R外，其他電阻均不計，則在ab棒下落的過程中，問:（1）哪些力在做功,做什么功？（2)涉及哪些能量轉(zhuǎn)化?第7頁/共16頁二、電磁感應(yīng)中的能量問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無7克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能；（若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能)如果是安培力做正功，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．二、電磁感應(yīng)中的能量問題第8頁/共16頁克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力8復(fù)習(xí)：合外力做功動能的變化

重力做功重力勢能的變化除重力之外的其他力做功機械能的變化

安培力做功

電能的變化

二、電磁感應(yīng)中的能量問題第9頁/共16頁復(fù)習(xí)：二、電磁感應(yīng)中的能量問題第9頁/共16頁9如圖1所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦θRabBLNMQPθbθB圖1圖2二、電磁感應(yīng)中的能量問題第10頁/共16頁如圖1所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為10當(dāng)導(dǎo)體棒下落高度為h時，導(dǎo)體棒速度為v.(1)這個過程中，涉及哪些力做功，以及哪些能量的變化

（2）請根據(jù)動能定理和能量守恒列出兩個等式

動能定理：mgh—W安=

能量守恒：mgh=+Q第11頁/共16頁當(dāng)導(dǎo)體棒下落高度為h時，導(dǎo)體棒速度為v.動能定理：mgh—W11分析求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的一般思路：

(1)分析回路，分清電源和外電路．

(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．如：①有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；②有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能；④如果是安培力做正功，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．

(3)列有關(guān)能量的關(guān)系式．電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題第12頁/共16頁分析求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的一般思路：(1)分析回路，121．如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，導(dǎo)軌及金屬桿電阻不計，下列說法錯誤的是(

)A．如果B增大，將變大B．如果α變大，將變大C．如果R變大，將變大D．如果m變大，將變大當(dāng)堂訓(xùn)練A第13頁/共16頁1．如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行金屬軌道，上端132、如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A．棒的機械能增加量 B．棒的動能增加量C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量A當(dāng)堂訓(xùn)練第14頁/共16頁2、如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，143、D當(dāng)堂訓(xùn)練第15頁/共16頁3、D當(dāng)堂訓(xùn)練第15頁/共16頁15謝謝您的觀看！第16頁/共16頁謝謝您的觀看！第16頁/共16頁16一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無摩擦的在足夠長的豎直軌道上滑動，整個裝置處于勻強磁場中，除電阻R外，其他電阻均不計，則在ab棒下落的過程中，問:第1頁/共16頁一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以17（1）分析導(dǎo)體棒下落過程的受力情況（2)求當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時，導(dǎo)體棒的加速度a

G=mgF安=一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題E=BlvI=E/RF安=第2頁/共16頁（1）分析導(dǎo)體棒下落過程的受力情況G=mgF安=一、電磁感應(yīng)18（3）導(dǎo)體棒能達到的最大速度（4）分析導(dǎo)體棒的運動情況，畫出導(dǎo)體棒運動的v-t圖像。

一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第3頁/共16頁（3）導(dǎo)體棒能達到的最大速度一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第3頁19例2

如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點間接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦．(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；(2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大??；(3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題第4頁/共16頁例2如圖甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置20解決此類問題的主要方法：(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向．(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律，求出回路中的電流．(3)分析導(dǎo)體的受力情況．(4)依據(jù)牛頓第二定律列出動力學(xué)方程或平衡方程，求解．第5頁/共16頁解決此類問題的主要方法：第5頁/共16頁21復(fù)習(xí)：合外力做功動能的變化

重力做功重力勢能的變化除重力之外的其他力做功機械能的變化

二、電磁感應(yīng)中的能量問題第6頁/共16頁復(fù)習(xí)：二、電磁感應(yīng)中的能量問題第6頁/共16頁22二、電磁感應(yīng)中的能量問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無摩擦的在足夠長的豎直軌道上滑動，整個裝置處于勻強磁場中，除電阻R外，其他電阻均不計，則在ab棒下落的過程中，問:（1）哪些力在做功,做什么功？（2)涉及哪些能量轉(zhuǎn)化?第7頁/共16頁二、電磁感應(yīng)中的能量問題【例1】如圖1所示，導(dǎo)體棒ab可以無23克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能；（若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能)如果是安培力做正功，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．二、電磁感應(yīng)中的能量問題第8頁/共16頁克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力24復(fù)習(xí)：合外力做功動能的變化

重力做功重力勢能的變化除重力之外的其他力做功機械能的變化

安培力做功

電能的變化

二、電磁感應(yīng)中的能量問題第9頁/共16頁復(fù)習(xí)：二、電磁感應(yīng)中的能量問題第9頁/共16頁25如圖1所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦θRabBLNMQPθbθB圖1圖2二、電磁感應(yīng)中的能量問題第10頁/共16頁如圖1所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為26當(dāng)導(dǎo)體棒下落高度為h時，導(dǎo)體棒速度為v.(1)這個過程中，涉及哪些力做功，以及哪些能量的變化

（2）請根據(jù)動能定理和能量守恒列出兩個等式

動能定理：mgh—W安=

能量守恒：mgh=+Q第11頁/共16頁當(dāng)導(dǎo)體棒下落高度為h時，導(dǎo)體棒速度為v.動能定理：mgh—W27分析求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的一般思路：

(1)分析回路，分清電源和外電路．

(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．如：①有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；②有重力做功，重力勢能必然發(fā)生變化；③克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能；④如果是安培力做正功，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．

(3)列有關(guān)能量的關(guān)系式．電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題第12頁/共16頁分析求解電