动力学和能量导学案

1、班级： 组号： 姓名： 【学习目标】1.熟练掌握安培力大小和方向的分析方法，会解决电磁感应中（含安培力）的动力学问题。2.理解电磁感应中能量转化的实质，能熟练地从做功角度（克服安培力做功）、守恒角度（总能量守恒）、电路特征方面（电路中产生的电能）分析解决电磁感应中的能量问题。【考点复习】考点1、电磁感应现象中的动力学问题 1安培力大小的分析思路：先分析感应电动势E= 或E= ，再求感应电流I= ，然后求安培力F安= 。若是导体棒切割磁感线产生感应电动势，则安培力的表达式F安= ，其大小随导体切割速度大小的变化而变化。2安培力方向的分析思路：先根据 或 判断感应电流方向，再根据 判断安培力方向。

2、3安培力对导体棒运动的两种作用：导体棒由于通电而运动时（因电而动），安培力是 力；由于导体棒的运动而产生感应电流时（因动而电），则磁场对导体棒的安培力为 力.4.导体棒两种状态的处理方法：导体处于平衡态（静止或匀速直线运动状态）根据 列方程求解；导体处于非平衡态（加速度不为零）根据 或结合 分析解决。考点2、电磁感应现象中的能量问题 1.能量的转化及实质：感应电流在磁场中受 ，外力克服安培力_ _，将其他形式的能转化为_ _， 做功再将电能转化为_ _。电磁感应现象中的能量转化，实质是其他形式的能和_ _之间的转化。2电磁感应现象中能量的三种计算方法：(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的

3、电能等于 所做的功，即 ；（2）利用能量守恒求解：机械能的减少量等于 ，即 ；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的 来计算。【对点训练】1如图所示，金属棒AB垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，棒与导轨接触良好，棒AB和导轨的电阻均忽略不计，导轨左端接有电阻R，垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面，现以水平向右的恒力F拉着棒AB向右移动，t秒末棒AB的速度为v，移动距离为x,且在t秒内速度大小一直在变化，则下列判断正确的是( )A.t秒内AB棒所受安培力方向水平向左且逐渐增大B.t秒内AB棒做加速度逐渐减小的加速运动C.t秒内AB棒做匀加速直线运动D.t秒末外力F做功的功率

4、为2.如图所示，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中.有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点.在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为R，其余电阻不计，则( )A.该过程中导体棒做匀减速运动B.该过程中接触电阻产生的热量为C.开始运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为D.当导体棒的速度为时，回路中感应电流大小为初始时的一半【热点考向1】电磁感应中动力学临界问题的求解方法【例证1】如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和M

5、N是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨电阻可忽略，重力加速度为g.在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好.求：(1)细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比；(2)两杆分别达到的最大速度。【互动探究】在【例证1】中，若MN下降h时，速度达到最大值，则从细线被烧断到两杆速度达到最大值，系统产生的焦耳热为多少？【热点考向2】电磁感应能量问题的规范求解【例证2】电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s=1.1

6、5 m,两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5 的电阻，磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面向上.阻值r=0.5 ，质量m=0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1 J.(取g=10 m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力做的功W安；(2)金属棒下滑速度v=2 m/s时的加速度a.(3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下：由动能定理，。 由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题：若不正确，给出正确的解答。【变式训练】如图甲所示,水

7、平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L=0.5 m,一端通过导线与阻值为R=0.5 的电阻连接;导轨上放一质量为m=0.5 kg的导体棒,导体棒与导轨的电阻忽略不计;导轨所在位置有磁感应强度为B=1 T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向上,现在给导体棒施加一水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2 s测量一次导体棒的速度,图乙是根据所测数据描绘出导体棒的v-t图象.求:(1)力F的大小；(2)t=2 s时导体棒的加速度；(3)估算3.2 s内电阻上产生的热量。【双基训练】1.如图所示用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b， 以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区

8、域中匀速地拉到磁场外，不考 虑线框的重力，若外力对线框做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为( ) A.14 B.12 C.11 D.不能确定2平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平的地板上，如图所示，金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻R外，其他电阻不计，匀强磁场B垂直穿过导轨平面，有以下两种情况：第一次，闭合开关S，然后从图中位置由静止释放PQ，经过一段时间后PQ匀速到达地面；第二次，先从同一高度由静止释放PQ，当PQ下滑一段距离后突然闭合开关，最终PQ也匀速到达了地面.设上述两种情况下PQ由于切割磁感线产生的电能(都转化为内能)分别为E1、E2，则可断定( )A.E1E2 B.E

9、1=E2 C.E1E2 D.无法判定E1、E2大小3.如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下.从某时刻开始磁感应强度均匀减小(假设不会减至 零)，同时施加一个水平外力F使金属棒ab保持静止，则F( )A.方向向右，且为恒力 B.方向向右，且为变力C.方向向左，且为变力 D.方向向左，且为恒力4.如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置处在磁场中，设闭合环初速度为零，摩擦不计，则( )A.若是匀强磁场，环滚的高度小于h B.若是匀强磁场，环滚的高度等于hC.若是非匀强磁场，环滚的高度小于h D.若是非匀强磁场，环滚的高度大于h5.如图甲所示,水平放置足够长的平行金属导轨,左右两端分别接有一个阻值为R的电阻,匀强磁场与导轨平面垂直,质量m=0.1 kg、电阻r=R/2的金属棒置于导轨上,与导轨垂直且接触良好.现用一拉力F=