资源描述
根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析,加速度不为零,非平衡态,根据平衡条件列式分析,加速度为零,平衡态,处理方法,特征,状态,2力学对象和电学对象的相互关系,3动态分析的基本思路,解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度求最大值或最小值的条件。具体思路如下：,典例 (2014天津高考)如图941所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m。导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T。在区域中，将质量m10.1 kg，电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻R20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2。问： (1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向； (2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大； (3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过 程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程 中ab上产生的热量Q是多少。,思路点拨,(1)由a流向b,方法规律,解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：,要点二 电磁感应中的能量问题,1能量转化及焦耳热的求法,(1)能量转化,(2)求解焦耳热Q的三种方法,2电能求解的三种思路,(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；,(2)利用能量守恒或功能关系求解；,(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。,3解题的一般步骤,(1)确定研究对象(导体棒或回路)；,(2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化；,(3)根据能量守恒定律列式求解。,典例 (2014江苏高考)如图945所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数； (2)导体棒匀速运动的速度大小v； (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。,思路点拨,(1)在绝缘涂层处，导体棒受哪些力作用？试画出其受力示意图。,提示：导体棒受重力、支持力、摩擦力,(2)在绝缘涂层以外的其他位置，试画出导体棒的受力示意图。,(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；,解析 (1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡有 mgsin mgcos 解得tan ,(2)导体棒匀速运动的速度大小v；,(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。,方法规律,(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及WUIt或QI2Rt直接进行计算。 (2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能。,模型一(v00),示意图,单杆ab以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动，质量为m，电阻不计，两导轨间距为L,力学观点,图像观点,能量观点,模型二(v00),示意图,力学观点,图像观点,能量观点,轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两导轨间距为L,模型三(v00),轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两导轨间距为L，拉力F恒定,示意图,力学观点,图像观点,能量观点,模型四(v00),示意图,力学观点,图像观点,能量观点,轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两导轨间距为L，拉力F恒定,典例1 (2015泰安模拟)如图948所示，间距为L，电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m，电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q。下列说法正确的是( ),典例2 如图949所示，长平行导轨PQ、MN光滑，相距l0.5 m，处在同一水平面中，磁感应强度B0.8 T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。横跨在导轨上的直导线ab的质量m0.1 kg、电阻R0.8 ，导轨电阻不计。导轨间通过开关S将电动势E1.5 V、内电阻r0.2 的电池接在M、P两端，试计算分析： (1)导线ab的加速度的最大值和速度的最大值是多少？ (2)在闭合开关S后，怎样才能使ab以恒定的速度v7.5 m/s 沿导轨向右运动？试描述这时电路中的能量转化情况(通过具体的数据计算说明)。,(1)导线ab的加速度的最大值和速度的最大值是多少？,(2)在闭合开关S后，怎样才能使ab以恒定的速度v7.5 m/s 沿导轨向右运动？试描述这时电路中的能量转化情况(通过具体的数据计算说明)。,典例3 (多选)(2015怀化检测)如图9410，在水平桌面上放置两条相距为l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。质量为m、电阻也为R的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动。整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。导体棒的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度(物块不会触地)，g表示重力加速度，其他电阻不计，则( ),典例4 (2015常州检测)如图9411所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2，其间距d0.5 m，左端接有容量C2 000 F的电容。质量m20 g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度B2 T。现用一沿导轨方向向右的恒力F10.44 N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达B处，速度v5 m/s。此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为F2，又经2t时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿。求 (1)导体棒运动到B处时，电容C上的电量； (2)t的大小； (3)F2的大小。,(1)当导体棒运动到B处时，电容器两端电压为 UBdv20.55 V5 V 此时电容器的带电量qCU2 0001065 C 1102 C,
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