高中物理动生感应中的“收尾加速度”问题分析专题辅导
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“收尾速度”问题归类分析作者:葛云松来源:《中学课程辅导·教师通讯》2013年第04期【内容摘要】收尾速度是指物体在多个力的作用下所能达到的最终速度,具有收尾的物体一般处于平衡态。
因此我们只抓住物体的运动特征,合理的利用平衡条件,就可求解此类问题。
收发问题也是高考常见的考题之一,而且收发问题包含的问题种类较多,本文例析了几种常用情况,并得到了较好的解决。
【关键词】收尾速度传送带机车启动洛化兹力电磁感应“收尾速度”问题是高中物理中常见的问题,收尾速度是指物体在多个力的作用下所能达到的最终速度,具有收尾的物体一般处于平衡态,因此我们只抓住物体的运动特征,合理的利用平衡条件,就可求解此类问题。
本文列举了高中物理中常见的几种“收尾速度”问题,以供参考。
一、传送带上的收尾速度传送带问题是一直是考试的热点问题,高考中也多次出现。
放到传送带上的物体通过物体与传送带间的相互作用最终达到与传送带相同的速度,这就是物体的收发速度。
【例1】如图1所示,皮带始终保持v=3m/s的速度顺时针运转,一个质量为m=1.0kg,初速度为零的小物体放在传送带的左端,若物体与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.15,传送带左右两端的距离s=4.5m。
求物体从左端运动到右端的时间。
(g=10m/s2)分析:开始时物体做初速度为零的加速度运动,设物体速度达到v=3m/s,经过的位移为s1,时间为t1代入数据解得s1=3m因此2s后物体与传送带一起匀速直线运动,历经时间为t2二、空中下落物体的收尾速度由于受空气阻力的作用,物体在空中的下落并不是做自由落体运动。
空气阻力与物体的速度有关,速度越大,阻力越大,最终阻力与物体所受的重力相等,物体匀速下落,此时的速度为物体的收尾速度。
【例2】当物体从高空下落时,所受阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过下落一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的收尾速度。
研究发现,在相同环境条件下,球形物体的收尾速度仅与球的半径和质量有关。
高二物理必修二速度变化的快慢加速度知识点梳理【导语】时孤身奋斗的阶段,是一个与寂寞为伍的阶段,是一个耐力、意志、自控力比拚的阶段。
但它同时是一个厚实庄重的阶段。
由此可见,高二是三年的关键,也是最难把握的一年。
为了帮你把握这个重要阶段,整理了《必修二速度变化的快慢加速度知识点梳理》希望对你有帮助!!1.物体的加速度等于物体速度变化(vt?v0)与完成这一变化所用时间的比值a=(vt?v0)/t2.a不由△v、t决定,而是由F、m决定。
3.变化量=末态量值?初态量值……表示变化的大小或多少4.变化率=变化量/时间……表示变化快慢5.如果物体沿直线运动且其速度均匀变化,该物体的运动就是匀变速直线运动(加速度不随时间改变)。
6.速度是状态量,加速度是性质量,速度改变量(速度改变大小程度)是过程量。
【导语】右脑整理《地理知识点:物质运动和能量交换2》,以及最全的备考资料,有语文、数学、、物理、化学、生物、政治、、地理、文综、理综复习学习资料,复习讲义、听力材料、,历年真题下载及答案解析,完备的资料库为广大考生提供全面的备考参考。
(1)大气对太阳辐射的削弱作用:①吸收作用:具有选择性,臭氧吸收紫外线,水汽和二氧化碳吸收红外线。
对可见光吸收的很少。
②反射作用:云层和颗粒较大的尘埃。
云层的反射作用最显著。
③散射作用:空气分子或微小尘埃,使一部分太阳辐射不能到达地面。
(2)大气对地面的保温作用:大气吸收地面辐射并产生大气逆辐射(射向地面的大气辐射),把部分热量归还给地面,云层越厚大气逆辐射越强。
5、全球近地面有7个气压带(高低压相间分布),6个风带。
(1)低纬度环流:①赤道低压带:因为热力作用形成,气流辐合上升,易成云致雨,形成多雨带。
常年受其控制形成热带雨林气候(亚马孙平原、刚果盆地、东南亚的马来群岛)②副热带高压带:因为动力作用而形成,气流在30度纬度上空聚积而下沉,形成少雨带(东亚季风区除外),常年受其控制的地区形成热带沙漠气候(北非的撒哈拉水沙漠、西亚的沙漠、北美美国西部的沙漠、南美智利、秘鲁西部的沙漠、澳大利亚大沙漠)③信风带:由副高吹向赤道低压的气流,在北半球右偏成东北信风,在南半球左偏成东南信风。
第04讲速度变化快慢的描述—加速度模块一思维导图串知识模块二基础知识全梳理(吃透教材)模块三教材习题学解题模块四核心考点精准练模块五小试牛刀过关测1.理解加速度的概念,运用加速度的定义式比较速度变化快慢,领会比值定义法;2.正确理解速度、速度变化量、速度变化率这三个物理量;3.会根据v-t图像判断、比较加速度大小和方向。
■知识点一:加速度(1)定义:物理学中把速度的与发生这一变化所用之比,叫作加速度。
通常用a表示。
(2)定义式:a=。
(3)物理意义:表示的快慢。
(4)单位:在国际单位制中,加速度的单位是,符号是。
(5)加速度是量,它既有大小,也有方向。
■知识点二:加速度的方向(1)加速度a 的方向与的方向相同。
(2)加速度方向与初速度方向的关系:在直线运动中,如果速度增加,即加速运动,加速度的方向与初速度的方向;如果速度减小,即减速运动,加速度的方向与初速度的方向。
■知识点三:从v t 图像看加速度v t 图像的斜率k =ΔvΔt,加速度的定义式Δv Δt,所以加速度等于v t 图像的,斜率的绝对值即为。
斜率为正,表示加速度的方向与规定的正方向;斜率为负,表示加速度的方向与规定的正方向。
【参考答案】加速度:(1)变化量、时间;(2)ΔvΔt;(3)速度变化;(4)米每二次方秒、m/s2;(5)矢量;加速度方向:(1)速度的变化量;(2)相同、相反;从v-t图像看加速度:ΔvΔt、斜率、加速度大小、相同、相反教材习题01小型轿车从静止开始加速到100km/h所用的最短时间,是反映汽车性能的重要参数。
A、B、C三种型号的轿车实测的结果分别为11.3s、13.2s、15.5s,分别计算它们在测试时的加速度有多大。
解题方法①由加速度的定义式∆=∆vat求解②注意单位换算【答案】2.46m/s2,2.10m/s2,1.79m/s2教材习题02以下描述了四个不同的运动过程A.一架超音速飞机以500m s的速度在天空沿直线匀速飞行了10s;B.一辆自行车以3m s的速度从某一陡坡的顶端加速冲下,经过3s到达坡路底端时,速度变为12m s;C.一只蜗牛由静止开始爬行,经过0.2s,获得了0.002m s的速度(图);D.一列动车在离开车站加速行驶中,用了100s使速度由72km h增加到144km h。
高中物理加速度题解析引言:在高中物理学中,加速度是一个非常重要的概念。
它描述了物体在单位时间内速度变化的快慢程度。
在本文中,我们将通过解析几个高中物理中常见的加速度问题,帮助读者理解加速度的概念和应用。
一、匀加速直线运动匀加速直线运动是我们在物理学中经常遇到的问题之一。
其中一个经典的例子是一个滑块在光滑水平桌面上以加速度a运动。
我们假设滑块的初始速度为v0,位移为S,时间为t。
首先,我们可以利用以下公式来求解滑块的末速度v:v = v0 + at其次,我们可以利用以下公式来求解滑块的位移S:S = v0t + 1/2at^2最后,我们还可以利用以下公式求解滑块的加速度a:a = (v - v0) / t这些公式为我们解决匀加速直线运动问题提供了便捷的方法。
例如,假设一个滑块的初始速度为3m/s,加速度为2m/s^2,时间为5s。
我们可以通过以上公式来计算滑块的末速度、位移和加速度:根据公式v = v0 + at,将v0代入公式,我们可以得到末速度v:v = 3m/s + 2m/s^2 × 5s = 13m/s根据公式S = v0t + 1/2at^2,将v0、t和a代入公式,我们可以得到位移S:S = 3m/s × 5s + 1/2 × 2m/s^2 × (5s)^2 = 37.5m根据公式a = (v - v0) / t,将v、v0和t代入公式,我们可以得到加速度a:a = (13m/s - 3m/s) / 5s = 2m/s^2以上就是一个匀加速直线运动问题的解析过程。
二、自由落体运动自由落体是指在只受重力作用下的运动。
当物体处于自由落体过程中,其加速度始终等于重力加速度g。
重力加速度在地球上的近似值为9.8m/s^2。
例如,假设一个球从高处落下,求解球从离地面30m高处落下到地面所需的时间。
根据公式S = 1/2gt^2,将g和S代入公式,我们可以得到时间t的平方:1/2 × 9.8m/s^2 × t^2 = 30m解方程可以得到t^2 = 30m × 2 / 9.8m/s^2 = 6.1s^2因此,球从离地面30m高处落下到地面所需的时间t约等于2.5秒。
动生感应中的“收尾加速度”问题分析在动生感应中导体棒切割磁感线运动而产生感应电流,并同时受到安培力的作用,由于导体棒的速度变化导致安培力变化,因而导体棒运动过程中的加速度均将发生相应变化;当在一定条件下导体棒最终将作匀变速直线运动时,我们将其不变的加速度称作“收尾加速度”;下面我们从实例来分类讨论这个“收尾加速度”的分析方法。
一、由电容器的充电来维持的匀加速收尾过程例1如图1-1所示U形光滑导线框架宽L=1米与水平面成θ=300角倾斜放置在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T;在框架上垂直框边放一根质量,电阻的导体棒ab;图中一个的电容器连接在框架上,导体框架的电阻不计。
现将ab棒从静止释放让它沿框架无摩擦下滑,设框架足够长且取。
求(1)棒从静止释放后将作什么运动,最终的加速度多少?(2)棒从静止释放沿框面下滑9.854米时的速度及所经历的时间?分析:(1)棒ab释放后在重力作用下加速沿框面下滑而切割磁感线产生感应电动势E并对电容器充电,从而形成从b向a的充电电流;根据左手定则可以确定出棒所受到的安培力的方向及导体棒的受力如图1-2所示;开始棒的速度小、电动势小,充电电流小、安培力小,在重力作用下速度不断增大、电动势增大、充电电流增大、安培力增大,那么导体棒将如何运动呢?不外乎以下四种情况:①设导体棒作匀速直线运动:因棒匀速运动故其所受三力之合必为0即沿框面方向上有,但当棒匀速运动时其切割磁感线运动而产生的电动势为定值,故电容器不形成充电电流,因而导体棒将没有受到安培力作用而将沿框面向下匀加速直线运动,故这种假设是不成立的;所以棒最终不可能作匀速直线运动。
②设棒作加速度减小的加速直线运动:因棒作加速度减小的加速运动,即得运动中棒所受安培力F必增大,故说明棒运动中电容器的充电电流增大;再由此时电流却得出由于棒加速度减小故电容器的充电电流将减小,这与前面的分析结果矛盾;所以棒作加速度减小的加速运动的假设是不成立的。
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修3-2)第四部分 电磁感应专题4.11 电磁感应中的动力学问题(提高篇)一.选择题1. (2020陕西咸阳一模)CD 、EF 是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨,导轨间距为L ,在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,磁场区域的长度为d ,如图所示导轨的右端接有一电阻R ,左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为R 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放,导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。
已知导体棒与水平导轨接触良好,且动摩擦因数为μ,则下列说法中正确的是( )A. 电阻R 2BL ghB. 流过电阻R 的电荷量为2BLdR C. 整个电路中产生的焦耳热为mgh-μmgd D. 电阻R 中产生的焦耳热为12mgh 【参考答案】ABC【名师解析】金属棒下滑过程中,由机械能守恒定律得:mgh=12mv 2,所以金属棒到达水平面时的速度v=2gh ,金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动,则导体棒刚到达水平面时的速度最大,所以最大感应电动势为E=BLv ,最大的感应电流为I=E/2R=22BL ghR,故A 正确;流过电阻R 的电荷量为q=r R ∆Φ+=2BLdR,故B 正确;金属棒在整个运动过程中,由动能定理得:mgh-W B -μmgd=0-0, 则克服安培力做功:W B =mgh-μmgd ,所以整个电路中产生的焦耳热为Q=W B =mgh-μmgd ,故C 正确;克服安培力做功转化为焦耳热,电阻与导体棒电阻相等,通过它们的电流相等,则金属棒产生的焦耳热为:Q R =Q/2=12(mgh-μmgd ),故D 错误。
【关键点拨】。
金属棒在弯曲轨道下滑时,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到达水平面时的速度,由E=BLv 求出感应电动势,然后求出感应电流;由q=可以求出流过电阻R 的电荷量;克服安培力做功转化为焦耳热,由动能定理(或能量守恒定律)可以求出克服安培力做功,得到导体棒产生的焦耳热。
高一物理速度和加速度的教案(优秀5篇)高一物理必修一速度教案怎么设计篇一物理学是一门以实验为基础的自然科学。
本节课为实验课,目的是让学生自主探究学习打点计时器的使用方法,测定物体牵引纸带的速度,并尝试用图象的方法来表示速度随时间变化的关系。
根据瞬时速度是在无限短时间内的平均速度的思想方法,让学生用求平均速度的方法,粗略表示物体运动的瞬时速度。
教材这样处理更进一步加深了上节课对平均速度和瞬时速度概念的理解。
当然这种用平均速度代替瞬时速度的方法,在匀变速直线运动中有它的准确性,这要在下一章中学习,在此可不必要向学生介绍这种结论性的知识,以免冲淡学习重点,加重学生负担。
本节课旨在让学生学到科学实验中探究的方法,而不是注重探究的结果多么完美,所以千万不能让学生养成不尊重实验事实、拼凑实验结果的习惯。
要让学生在亲身体验描点法作图象的思想方法,向学生讲清图象的横、纵坐标,描点法,图象的物理意义。
要充分发挥学生的主观能动性,让学生积极参与。
教师要补充一些更为典型的、学生非常熟悉的、不一定是物理方面的图象,要突出图象的直观性,使学生对图象的作用有更多、更深入的了解,为本节建立物理图象来分析、寻找物体运动的规律打下基础。
高一物理速度的教案有哪些篇二高一物理《运动快慢的描述速度》教案教学目标知识目标1、理解平均速度的概念:(1)知道平均速度是粗略描述变速运动的快慢的物理量。
(2)理解平均速度的定义,知道在不同的时间内或不同的位移上的平均速度一般是不同的。
(3)会用平均速度的公式解答有关的问题。
2、理解瞬时速度的概念(1)知道瞬时速度是精确描述变速运动快慢和方向的物理量。
(2)知道瞬时速度是物体在某一时刻的速度或在某一位置时的速度。
3、理解用比值法定义物理量的方法。
能力目标培养学生自主学习的能力。
情感目标培养学生认真思考问题的习惯。
教学建议教材分析速度的定义是高中物理中一次向学生介绍用比值定义物理量的方法,教材的讲述比较详细,通过两种通俗的比较运动快慢的方法,过渡到一个统一标准,自然地给出比值法定义速度。
动生感应中的“收尾加速度”问题分析
重庆张大洪
在动生感应中导体棒切割磁感线运动而产生感应电流,并同时受到安培力的作用,由于导体棒的速度变化导致安培力变化,因而导体棒运动过程中的加速度均将发生相应变化;当在一定条件下导体棒最终将作匀变速直线运动时,我们将其不变的加速度称作“收尾加速度”;下面我们从实例来分类讨论这个“收尾加速度”的分析方法。
一、由电容器的充电来维持的匀加速收尾过程
例1如图1-1所示U形光滑导线框架宽L=1米与水平面成θ=300角倾斜放置在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T;在框架上垂直框边放一根质量,电阻的导体棒ab;图中一个的电容器连接在框架上,导体框架的电阻不计。
现将ab棒从静止释放让它沿框架无摩擦下滑,设框架足够长且取。
求(1)棒
从静止释放后将作什么运动,最终的加速度多少?(2)棒从静止释放沿框面下滑9.854
米时的速度及所经历的时间?
分析:(1)棒ab释放后在重力作用下加速沿框面下滑而切割磁感线产生感应电动势E 并对电容器充电,从而形成从b向a的充电电流;根据左手定则可以确定出棒所受到的安培力的方向及导体棒的受力如图1-2所示;开始棒的速度小、电动势小,充电电流小、安培力小,在重力作用下速度不断增大、电动势增大、充电电流增大、安培力增大,那么导体棒将如何运动呢?不外乎以下四种情况:①设导体棒作匀速直线运动:因棒匀速运动故其所受三
力之合必为0即沿框面方向上有,但当棒匀速运动时其切割磁感线运动
而产生的电动势为定值,故电容器不形成充电电流,因而导体棒将没有受到安培力作用而将沿框面向下匀加速直线运动,故这种假设是不成立的;所以棒最终不可能作匀速直线运动。
②设棒作加速度减小的加速直线运动:因棒作加速度减小的加速运
动,即得运动中棒所受安培力F必增大,故说明棒运动中电容器的
充电电流增大;再由此时电流却得出由于棒
加速度减小故电容器的充电电流将减小,这与前面的分析结果矛盾;所以棒作加速度减小的加速运动的假设是不成立的。
③设棒作加速度增大的加速直线运动:同“②”分析有电
容器的充电电流减小;再由此时电流却得出由于棒加速度增大故电容器的充电电流将增大,所以棒不可能作加速度增大的加速直线运动。
④由此可见:导体棒必作匀加速直线下滑。
设棒运动的加速度为由图1-2受力及牛顿定律有,再由
得出,式中B、L、C、m一定故加速度一定即。
(2)棒从静止以作匀加速直线运动经过9.854米的速度为
,经历的时间。
二、由电阻的相应变化来维持的匀加速收尾过程
例2图2中AB、CD是两根特制的完全相同的电阻丝,竖直固定在地面上,上端用电阻不计的导线连接,两电阻丝间距为L,有一根质量为电阻不计的金属棒跨在AC两点间的轴原点处,并与电阻丝接触良好且无摩擦,空间有垂直纸面向里的匀强磁场B,释放金属棒后它将向下滑动。
求(1)若电阻丝的阻值跟位移的平方根成正比,即,试用假设法证明棒的下滑是匀变速直线运动;(2)在棒作匀加速直线运动时若
求①棒的加速度的大小?②棒下落1米位移过程中流过的电量q=?③棒下落1米位移过程中电阻上的电功?
分析:(1)棒从静止释放后受重力而加速下落,速度增大、棒切割磁感线产生的电动势增大,但连入电路中的电阻线长度也增大故电路中电阻增大,因而电路中的
电流及安培力的变化不便简单判定;对棒下落中的任一时刻将有即。
①假设棒作匀速直线运动:则棒运动的加速度,即
,式中B、L、V、m、k均为定值故位移必为定值;但由于棒的向下匀速运动将使位移随时间而变化;故二者矛盾而说明棒不可能匀速直线运动。
②假设棒作
加速度增大的加速下落:由前知必有减小,故棒的加速度最终将增大为,此时必有,由于B、L、x均不为0且为常数,故表明当棒的加速度时棒的速度;但由于棒运动中同向故棒的速度将不断增大;二者矛盾而说明棒不可能作加速度增大的加速直线运动。
③假设棒作加速度减小的加速下落:必有增大,
故棒的加速度最终将减小为时棒以得而匀速直线运动;但由于棒运动中将不断增大而使棒速度变化;故二者矛盾而说明棒不可能作加速度减小的加速直线运动。
④由此可见:导体棒必作匀加速直线下落。
(2)①将数据代入得;再因棒匀加速运
动故有,将式代入有,解之得棒的加速度为;
②棒匀加速下落1米位移过程中流过的电量为,其中
得;
③棒下落中电路中电阻相应增大,因而其消耗的电能应当从能量的转化与守恒定律得
出:即,则,故此过程中电阻上的电功为
三、由二导体棒间的相互制约而维持的匀加速收尾过程
例3如图3所示两根平行的金属导轨固定在同一水平面上,磁感应强度的匀强磁场与导轨平面垂直,导轨电阻不计,导轨间距;两根质量均为电阻均为的平行金属杆甲、乙可在导轨上垂直于导轨滑动,与导轨间的动摩擦因数均为
;现有一与导轨平行大小为的水平恒力作用于甲杆使金属杆在导轨上滑动;
求(1)分析甲、乙二杆的运动的情况?(2)杆运动很长时间后开始,则再经过5秒钟二杆间的距离变化了多少?
分析:(1)金属杆甲在水平恒力作用下将向右加速运动并切割磁感线产生逆时针方向的感应电流并使杆甲同时受到水平向左的安培阻力;杆乙中有了电流而将受到水平向右的安培动力;开始时杆甲的速度较小故安培力、较小,随的增大则回路中的感应电流增大,则二杆所受的安培力、均增大,故杆甲将向右作加速度减小的加速运动;当时乙杆将向右作加速运动,且乙的加速度将逐渐增大;直到甲、乙二杆的加速度相等时,甲相对乙将向右作匀速直线运动而远离,因而此后回路中的电动势E不再发生变化、电流I也不变,故二杆所受到的安培力、不变、二杆的加速度也不再发生变化;由此可见甲、乙二棒最终将以相同的加速度向右作匀加速直线运动。
因为,设最终二杆的共同加速度为并对二杆作一整体用
牛顿定律有即。
(2)再对杆乙分析有及前面两式可得;又因为杆乙受到的安培力可由表示出,故最终回路中的电流强度由有
;则回路中的感应电动势为,所以此时二杆间的相对速度为;因而以后经过5秒二杆间的距离将增加。
四、由外力的变化维持的匀变速收尾过程
例4如图4中二相互平行的光滑金属导轨位于水平面内,间距,在导轨的一端接有阻值为的电阻;在区域有一与水平面垂直的均匀磁场;一质量为的金属杆垂直放置在导轨上并以的初速度进入磁场中,在安
培力及垂直于杆的水平外力F共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为方
向与初速度方向相反;设导轨及金属杆的电阻均不计且接触良好求:(1)电流为0时金属杆所处的位置?(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小及方向?(3)保
持其它条件不变而初速度取不同值,则开始时外力F的方向与初速度取值的关系?
分析:由题意知杆必向右作匀减速直线运动到速度为0后再向左作匀加速直线运动直到离开磁场区域,故电流为0时表示杆的速度为0;
杆向右匀减速直线运动的位移为得;
杆的运动速度变化时电路中的电动势变化,故电流相应变化,由电动势有杆运动的速度最大则电路中感应电动势最大、电流最大,即最大电流必为;当电流为最大值的一半时即时:
①若此时杆向右运动,则外力方向不定,我们假设外力F水平向右由牛顿定律有
即,故杆向右运动中外力F大小为0.18N 方向水平向左;②若此时杆向左运动,则外力F方向必水平向左且有即
代入数据得。
(3)杆开始运动时速度为,则电动势为,故安培力为
;那么对杆由牛顿定律有即:
当即时,表示外力F方向与X轴方向相反;
当即时,表示外力F方向与X轴方向相同;。