《（2015步步高）2015年高考一轮复习（题组扣点+课堂探究+学科素养培养）第十章 电磁感应 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（2015步步高）2015年高考一轮复习（题组扣点+课堂探究+学科素养培养）第十章 电磁感应 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 电磁感应 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 考点一 电磁感应中的动力学问题分析 1 导体的平衡态 静止状态或匀速直线运动状态 处理方法：根据平衡条件 ( 合外力等于零 ) 列式分析 2 导体的非平衡态 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 课堂探究 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 【例 1 】 如图 1 所示， 足够长的平行金属导轨，间距 m ，导轨平面与水平面间夹角 37 ， N 、 Q 间连接一个电阻 R ，匀强磁场垂直于导轨平
2、面向上，磁感应强度 B 将一根质量为 m 0 k g 的金属棒放在导轨的 置，金属棒及导轨的电阻不计现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 0. 50 ，当金属棒滑行至 时，其速度大小开始保持不变，位置 间的距离 s 2.0 m 已知 g 10 m/37 ， 37 . 求： (1) 金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； (2) 金属棒到达 的速度大小； (3) 金属棒由位置 动到 过程中，电阻 R 产生的热量 解析 ( 1) 设金属棒开始下滑时的加速度大小为 a ，则 mg si n m g a 2.0 m/ s 2 (2)
3、 设金属棒到达 置时速度大小为 v 、电流为 I ，金属棒受力平衡，有 mg si n B m g c I BL , 解得 v 2 .0 m/ s (3) 设金属棒从 动到 过程中，电阻 R 上产生的热量为 Q ，由能量守恒，有 mg s 12m m gs c Q 解得 Q J 课堂探究 图 1 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 电磁感应与动力学问题的解题策略 此类问题中力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前首先要建立 “ 动 电 动 ” 的思维顺序，可概括为： (1) 找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向 (
4、2) 根据等效电路图，求解回路中感应电流的大小及方向 (3) 分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的感应电流有什么影响，最后定性分析导体棒的最终运动情况 (4) 列牛顿第二定律或平衡方程求解 课堂探究 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 解析 由题意可知，导体棒 割磁感线，产生的感应电动势为 E BL v ，回路中的电流 I ， 到的安培力 F ，故 斜面做加速度减小的加速运动，当 到的安培力大小等于其重力沿轨道方向的分力时，速度达到最大值，此后 匀速运动故导体棒到的最大安培力为 mg ，导体棒最大速度为2 m g R 选项 A
5、错误， C 正确 课堂探究 图 2 【突破训练 1 】 如图 2 所示，相距为 L 的两条足够长的平行金属导轨，与水平面的夹角为 ，导轨上固定有质量为 m 、电阻为 R 的两根相同的导体棒，导体棒 方轨道粗糙、下方轨道光滑，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为 B 察到导体棒 滑而 持静止，当 滑速度最大时， 轨道间的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，下列叙述正确的是 ( ) A 导体棒 最大速度为2 B 导体棒 轨道之间的最大静摩擦力为mg C 导体棒 到的最大安培力为 mg D 导体棒 受重力的最大功率为 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 【
6、突破训练 1 】 如图 2 所示，相距为 L 的两条足够长的平行金属导轨，与水平面的夹角为 ，导轨上固定有质量为 m 、电阻为 R 的两根相同的导体棒，导体棒 方轨道粗糙、下方轨道光滑，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为 B 察到导体棒 滑而 持静止，当 滑速度最大时， 轨道间的摩擦力刚好达到最大静摩擦力，下列叙述正确的是 ( ) A 导体棒 最大速度为2 B 导体棒 轨道之间的最大静摩擦力为mg C 导体棒 到的最大安培力为 mg D 导体棒 受重力的最大功率为由于当 滑速度最大时， 力的平衡知识可知 轨道之间的最大静摩擦力为 2 mg ， B 错误由 P G v 可知导体棒
7、 受重力的最大功率为2 C 课堂探究 图 2 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 考点二 电磁感应中的能量问题分析 1过程分析 (1 ) 电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程 (2 ) 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有 “ 外力 ” 克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能 “ 外力 ” 克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能 (3 ) 当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多
8、少功，就有多少电能转化为其他形式的能 课堂探究 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 2求解思路 (1) 若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 W Q (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 课堂探究 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 【例 2 】 如图 3 所示，在倾角 37 的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域 磁感应强度 B 的大小为 5 T ，磁场宽度 d 0. 55 m ，
9、有一边长 L 0. 4 m 、质量 0. 6 电阻 R 2 的正方形均匀导体线框 ab 0. 4 物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数 0. 4 ，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长 ( 取 g 10 m/ 7 0. 6 ， 7 0. 8) 求： (1 ) 线框 ab 未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？ (2 ) 当 刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时 距磁场 界的距离 x 多大？ (3 ) 在 (2 ) 问中的条件下，若 恰离开磁场 边界 ，速度大小为 2 m/s ，求整个运 动过程中 产生的热量为多少？ 课堂探究 图 3 专题十一 电磁感应中的
10、动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 【例 2 】 37 的光滑斜面 ， 磁感应强度 B 的大小为5 T ，磁场宽度 d 0. 55 m ， L 0. 4 m 、质量 0. 6 电阻 R 2 的正方形均匀导体线框过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为 0. 4 物体相连， 动摩擦因数 0. 4 ， ( 取 g 10 m/37 0. 6 ， 7 0 . 8) 求： (1) 线框 ab 未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？ (2) 当 刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时 距磁场 界的距离 (3) 在 (2) 问中的条件下，若 恰离开磁场边界 度大小为 2 m
11、 /s ，求整个运动过程中 产生的热量为多少？ 审题指导 1. 线框 a b c d 未进入磁场时，线框沿斜面向下加速， m 2 沿水平面向左加速，属连接体问题 2 刚进入磁场时做匀速直线运动，可利用平衡条件求速度 3 线框从开始运动到离开磁场的过程中，线框和物体组成的系统减少的机械能转化为线框的焦耳热 课堂探究 图 3 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 【例 2 】 37 的光滑斜面 ， 磁感应强度 B 的大小为5 T ，磁场宽度 d 0. 55 m ， L 0. 4 m 、质量 0. 6 电阻 R 2 的正方形均匀导体线框过一轻质细线跨过光滑的定滑轮
12、与一质量为 0. 4 物体相连， 动摩擦因数 0. 4 ， ( 取 g 10 m/37 0. 6 ， 7 0 . 8) 求： (1) 线框 ab 未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？ (2) 当 刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时 距磁场 界的距离 (3) 在 (2) 问中的条件下，若 恰离开磁场边界 度大小为 2 m /s ，求整个运动过程中 产生的热量为多少？ 解析 (1) m 1 、 m 2 运动过程中，以整体法有 m 1 g si n m 2 g ( m 1 m 2 ) a a 2 m/ s 2 以 m 2 为研究对象有 F T m 2 g m 2 a ( 或以 m 1 为研究对象有 m 1 g si n F T m 1 a ) ， F T 2 (2) 线框进入磁场恰好做匀速直线运动 ,以整体法有 m 1 g s i n m 2 g 0 v 1 m/ s 线框做匀加速运动，有 2 x m 课堂探究 图 3 专题十一 电磁感应中的动力学和能量问题 课堂探究 学科素养培养 高考模拟 【例 2 】 37
