高考物理总复习专题四电磁感应中的动力学和能量综合问题课件新人教版.docx

10电磁感应 专题四电磁感应中的动力学和能量综合问题 电磁感应中的动力学问题 1.导体的两种运动状态 ⑴导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态. 处理方法：根据平衡条件(合力等于零)列式分析. (2)导体的非平衡状态——加速度不为零. 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.  2?力学对象和电学对象的相互关系 (电源岸 BlP? ［内电路 ［内电阻汗 (1)电学对象外电路:串、并联电路￡ 、闭合电路:E/(R+r)—— 7 4 (受力分析存B〃 ⑵力学对象! L/7△二加a 口 1 〔运动过程分析： 3.用牛顿运动定律处理电磁感应问题的基本思路 题型1平衡状态的分析与计算 【例1】（2019年大连模拟）如图4—1所示，上下不等宽的平行导轨，EF和GH部 分导轨间的距离为厶，P0和MN部分的导轨间距为3厶 导轨平面与水平面的夹角为30。, 整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中.金属杆ab和cc/的质量均为加，都可在导轨 上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆施加一个沿导轨平面向上的作用力 F,使其沿斜面匀速向上运动，同时山处于静止状态，则F的大小为（  A?尹g B. mg C?芥 g 【解析】设必杆向上做切割磁感线运动时，产生感应电流大小为/,受到安培力大 小为：F尸BIL,对于cd,由平衡条件有：BL3L=mgsm30° ,对于〃杆，由平衡条件 2 有:F=mgsin30° +B仏综上可得：F=)mg,故A正确. 【答案】A 题型2非平衡状态的分析与计算 【例2】（2019年安徽模拟）如图4—2所示，固定的光滑金属导轨间距为厶导轨电 阻不计，上端心b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为0,且处在磁感 应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中?质量为加、电阻为尸的导体棒 与固定弹簧相连后放在导轨上.初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上 的初速度％?整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧的中心轴线与 导轨平行.  ⑴求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向； (2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为。，求此时导体棒的加速度大小a. 【解析】⑴导体棒产生的感应电动势E^BLvq 通过的电流大小庐話二黑 电流方向为i (2)导体棒产生的感应电动势为E2=BLv 感应电流沪鲁7需 d2 t 2 导体棒受到的安培力大小F=BIL=~^,方向沿斜面向上. 根据牛顿第二定律有mgsin 0_F=ma 解侍=阿0—匚乔莎 【答案】⑴鬻 ⑵闌屈 B2L2v 变式训练1 （多选）如图4—3所示平行的金属双轨与电路处在垂直纸面向里的匀强磁 场B中，一金属杆放在金属双轨上，在恒定外力F作用下做匀速运动，则在开关5（ 图4 —3 闭合瞬间通过金属杆的电流增大 闭合瞬间通过金属杆的电流减小 闭合后金属杆先减速后匀速 闭合后金属杆先加速后匀速 解析：金属杆做切割磁感线运动，相当于电源.在开关S闭合瞬间，外电阻变小，根 据闭合电路欧姆定律，干路电流增加，即通过金属杆的电流增加，故A正确，B错误；开 关S闭合前，拉力和安培力平衡，开关S闭合后，电流增加，根据安培力公式F=BIL, 安培力增加，故拉力小于安培力，金属杆做减速运动，感应电动势减小，电流减小，安培 力减小，加速度减小，当加速度减为零时，速度减小到最小值，最后匀速运动，故C正确, D错误. 答案：AC 电磁感应中的能量问题 1.能量转化及焦耳热的求法 ⑴能量转化 其他形式的能量克服安培力做功电能电流做功焦耳热或其他形式的能量 (2)求解焦耳热Q的三种方法 焦耳定律：Q=I2Rt 焦耳热Q的三种求法，功能关系：克服媾力 、能量转化：E其他能的减少量 2.求解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 ⑴在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势, 该导体或回路就相当于电源. ⑵分析清楚有哪些力做功，就可以知道哪些形式的能量发生了相互转化. (3)根据能量守恒列方程求解.  题型1单棒问题 【例3】（2019年洛阳五校联考）如图4—4甲所示，空间存在方向竖直向下、磁感应 强度大小B=0.5 T的匀强磁场，有两条平行的长直导轨MN、PQ处于同一水平面内，间 距L=0.2 m,左端连接阻值/?=0.4 Q的电阻.质量m=0.1 kg的导体棒“0垂直跨放在导 轨上，与导轨间的动摩擦因数“=02从时刻开始，通过一小型电动机对棒施加一个 水平向右的牵引力，使棒从静止开始沿导轨方向做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨 垂直且接触良好.除R以外其余部分的电阻均不计，重力加速度g取10m/s2. X X Y Y X X N X X^X XXX F B ― X XXX Mxxxxxxxxpxx^xxxxxx