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正文內(nèi)容

20xx滬科版高中物理選修3-214電磁感應(yīng)的案例分析(編輯修改稿)

2024-12-23 18:23 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 2 ) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及的具有首尾速度的力學(xué)問題。 ① 關(guān)鍵要抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析 : 導(dǎo)體受力運動 → 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 → 感應(yīng)電流 → 通電導(dǎo)體受安培力 →合外力變化 → 加速度變化 → 速度變化 加速度等于零時 ,導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)。 探究一 探究二 探究三 ② 兩種狀態(tài)處理 : 達到穩(wěn)定運動狀態(tài)后 ,導(dǎo)體勻速運動 ,受力平衡 ,應(yīng)根據(jù)平衡條件合外力為零列式分析平衡態(tài) 。 導(dǎo)體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)之前 ,往往做變加速運動 ,處于非平衡態(tài) ,應(yīng) 根據(jù)牛頓第二定律或結(jié)合功能關(guān)系分析非平衡態(tài)。 特別提醒 對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 ,導(dǎo)體在安培力及其他力共同作用下運動 ,最終趨于一穩(wěn)定狀態(tài)的問題 ,利用好導(dǎo)體達到穩(wěn)定狀態(tài)時的平衡方程 ,往往是解答該類問題的突破口。 探究一 探究二 探究三 例題 2 如圖所示 ,光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi) ,間距為 L ,導(dǎo)軌左端接有阻值為 R 的電阻 ,質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計 ,且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場 ,磁感應(yīng)強度大小為 B 。開始時 ,導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端 ,當(dāng)磁場以速度 v1勻速 向右移動時 ,導(dǎo)體棒隨之開始運動 ,同時受到水平向左、大小為 f 的恒定阻力 ,并很快達到恒定速度 ,此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。求導(dǎo)體棒所達到的恒定速度 v2。 點撥 : ( 1 ) 導(dǎo)體棒的切割速度是導(dǎo)體棒與磁場的相對速度。 ( 2 ) 導(dǎo)體棒先做加速運動后達到勻速運動狀態(tài)。 ( 3 ) 導(dǎo)體棒達到恒定速度時受力平移。 探究一 探究二 探究三 解析 :導(dǎo)體棒切割磁感線的速度大小為 ( v 1 v 2 ), 則E= B ( v 1 v 2 ) L , I=????, F= BI L =??2??2( ?? 1 ?? 2 )??,當(dāng) F= f 時速度恒定 ,即 f= F=??2??2( ?? 1 ?? 2 )??, 所以 v 2 =v 1 ?? ????2??2。 答案 : v 1 ?? ????2??2 題后反思 此題情境相對復(fù)雜需要理清幾個關(guān)鍵點 :導(dǎo)體棒移動速度并非常規(guī)條件下的切割速度 ,因磁場移動與磁場的相對速度才是切割速度 。隨著導(dǎo)體棒加速運動 ,所受安培力在不斷減小 ,當(dāng)達到 f= F 時 ,受力平衡 ,勻速運動。 探究一 探究二 探究三 觸類旁通 導(dǎo)體棒達到恒定速度時 ,導(dǎo)體棒所受安培力做正功還是負功 ? 由于安培力做功 ,試分析能量的轉(zhuǎn)化情況。 提示 :由右手定則可判斷感應(yīng)電流方向 ,由左手定則可判斷導(dǎo)體棒所受安培力方向與速度方向相同 ,所以安培力做正功 ,而安培力做正功時 ,消耗電能 ,同時克服阻力而導(dǎo)致內(nèi)能增加 ,所以安培力做功時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 探究一 探究二 探究三 電磁感應(yīng)中的電路問題 問題導(dǎo)引 反電動勢的原理是什么 ? 反電動勢的方向判斷和電動勢一樣嗎 ? 提示 如圖所示 ,當(dāng)電動機通過如圖所示電流時 ,線圈受安培力方向可由左手定則判定 ,轉(zhuǎn)動方向如圖所示 ,此時 AB 、 CD 兩邊切割磁感線 ,必有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生 ,感應(yīng)電流方向可由右手定則來判定 ,與原電流方向相反 ,故這個電動勢叫做反電動勢。 探究一 探究二 探究三 名師精講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題 ( 1 ) 分析思路 :在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 ,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。若回路閉合 ,則產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,感應(yīng)電流引起熱效應(yīng)等 ,所以電磁感應(yīng)問題常與電路知識綜合考查。解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是 : ① 明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 ,該導(dǎo)體或電路就是電源 ,其他部分是外電路。 ② 用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大小 ,用楞次定律確定感應(yīng)電動勢的方向。 ③ 畫等效電路圖。分清內(nèi)外電路 ,畫出等效電路圖是解決此
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