高考物理复习微专题14电磁感应中的动力学和能量问题市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

电磁感应第十章微专题14电磁感应中动力学和能量问题1/55栏目导航命题点一电磁感应中动力学问题命题点二电磁感应中能量问题

模拟演练·稳基提能2/551．题型简述：感应电流在磁场中受到安培力作用，所以电磁感应问题往往跟力学问题联络在一起．处理这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中相关规律(共点力平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等)．2．两种状态及处理方法电磁感应中动力学问题状态特征处理方法平衡态加速度为零依据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零依据牛顿第二定律进行动态分析或结合功效关系进行分析3/553．动态分析基本思绪处理这类问题关键是经过运动状态分析，寻找过程中临界状态，如速度、加速度最大值或最小值条件．详细思绪以下：4/555/556/557/55对金属棒正确进行受力分析和运动过程分析是解题关键．8/55 如图，两个倾角均为θ＝37°绝缘斜面，顶端相同，斜面上分别固定着一个光滑不计电阻U型导轨，导轨宽度都是L＝1．0m，底边分别与开关S1、S2连接，导轨上分别放置一根和底边平行金属棒a和b，a电阻R1＝10．0Ω、质量m1＝2．0kg，b电阻R2＝8．0Ω、质量m2＝1．0kg.U型导轨所在空间分别存在着垂直斜面向上匀强磁场，大小分别为B1＝1．0T，B2＝2．0T，轻细绝缘线绕过斜面顶端很小光滑定滑轮连接两金属棒中点，细线与斜面平行，两导轨足够长，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10．0m/s2．开始时，开关S1、S2都断开，轻细绝缘线绷紧，金属棒a和b在外力作用下处于静止状态．求：(1)撤去外力，两金属棒加速度多大？(2)同时闭合开关S1、S2，求金属棒a、b运动过程中到达最大速度？9/5510/5511/5512/5513/5514/5515/5516/5517/55答案：(1)0.5A由B到A(2)是4m/s2(3)0.75J18/55AC19/5520/552．如图1所表示，两相距L＝0.5m平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值R＝2Ω电阻连接，导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面匀强磁场．质量m＝0.2kg金属杆垂直置于导轨上，与导轨接触良好，导轨与金属杆电阻可忽略．杆在水平向右恒定拉力作用下由静止开始运动，并一直与导轨垂直，其v－t图象如图2所表示．在15s末时撤去拉力，同时使磁场随时间改变，从而保持回路磁通量不变，杆中电流为零．求：(1)金属杆所受拉力大小F；(2)0－15s内匀强磁场磁感应强度大小；(3)撤去恒定拉力之后，磁感应强度随时间改变规律．21/5522/5523/553．(·全国甲卷)如图，水平面(纸面)内间距为l平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨电阻均忽略不计，二者一直保持垂直且接触良好，二者之间动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求：(1)金属杆在磁场中运动时产生电动势大小；(2)电阻阻值．24/5525/5526/551．题型简述：电磁感应过程实质是不一样形式能量转化过程，而能量转化是经过安培力做功来实现．安培力做功过程，是电能转化为其它形式能过程；外力克服安培力做功过程，则是其它形式能转化为电能过程．2．解题普通步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路)；(2)搞清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式能量相互转化；(3)依据能量守恒定律或功效关系列式求解．电磁感应中能量问题27/553．求解电能应分清两类情况(1)若回路中电流恒定，能够利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算．(2)若电流改变，则①利用安培力做功求解：电磁感应中产生电能等于克服安培力所做功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能转化，则降低机械能等于产生电能．28/5529/5530/5531/5532/55能量转化问题分析程序：先电后力再能量33/55 如图所表示，倾角30°光滑倾斜导体轨道(足够长)与光滑水平导体轨道连接，轨道宽度均为L＝1m，电阻忽略不计．匀强磁场Ⅰ仅分布在水平轨道平面所在区域，方向水平向右，大小B1＝1T；匀强磁场Ⅱ仅分布在倾斜轨道平面所在区域，方向垂直于倾斜轨道平面向下，大小B2＝1T．现将两质量均为m＝0.2kg，电阻均为R＝0.5Ω相同导体棒ab和cd，垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上，并同时由静止释放．取g＝10m/s2．(1)求导体棒cd沿斜轨道下滑最大速度大小；(2)若已知从开始运动到cd棒到达最大速度过程中，ab棒产生焦耳热Q＝0.45J，求该过程中经过cd棒横截面电荷量；34/55(3)若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h＝10m，cd棒由静止释放后，为使cd棒中无感应电流，可让磁场Ⅱ磁感应强度随时间改变，将cd棒开始运动时刻记为t＝0，此时磁场Ⅱ磁感应强度为B0＝1T，试求cd棒在倾斜轨道上下滑这段时间内，磁场Ⅱ磁感应强度B随时间t改变关系式．35/5536/5537/5538/55(1)杆a在斜轨道上运动时间；(2)杆a在水平轨道上运动过程中经过其截面电量；(3)在整个运动过程中杆b产生焦耳热．39/5540/5541/5542/5543/5544/5545/5546/5547/554．(·东北三省四市教研联合体模拟考试)(多项选择)如图所表示，平行导轨放在斜面上，匀强磁场垂直于斜面向上，恒力F拉动金属杆ab从静止开始沿导轨向上滑动，接触良好，导轨光滑．从静止开始到ab杆到达最大速度过程中，恒力F做功为W，ab杆克服重力做功为W1，ab杆克服安培力做功为W2，ab杆动能增加量为ΔEk，电路中产生焦耳热为Q，ab杆重力势能增加量为ΔEp，则()A．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEk＋ΔEpB．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEkC．W＝Q＋ΔEk＋ΔEpD．W2＝Q，W1＝ΔEpCD48/55解析：功是能量转化量度，做功过程就是能量转化过程．力F做功造成内能增加、杆动能增加和重力势能增加，所以有W＝Q＋ΔEk＋ΔEp，选项AB错误，C正确；克服重力做功等于杆重力势能增加量，即W1＝ΔEp，克服安培力做功等于电路产生焦耳热，即W2＝Q，选项D正确．49/55B50/5551/556．如图，足够长光滑平行导轨水平放置，电阻不计，MN部分宽度为2l，PQ部分宽度为l，金属棒a和b质量ma＝2mb＝2m，其电阻大小Ra＝2Rb＝2