《步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第九章 电磁感应》 专题六-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《步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第九章 电磁感应》 专题六-电磁感应中的动力学和能量问题（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 电磁感应 专题六 电磁感应中的动力学和能量问题 考纲解读 考点一 考点二 考点三 高考模拟 练出高分 考纲解读 会进行有关计算 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 1导体的两种运动状态 (1)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 (合外力等于零 )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 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 2电磁感应中的动力学问题分析思路 (1)电路分析： 导体棒相当于电源，感应电动势相当于电源的电动势， 导体棒的电阻相当于电源的内阻，感应电流 I R+r). (2)受
2、力分析： 导体棒受到安培力及其他力，安培力 2总 根据牛顿第二定律列动力学方程： 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 (3)过程分析： 由于安培力是变力，导体棒做变加速或变减速运动，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动，根据共点力平衡条件列平衡方程 0. 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 例 1如图所示， 距 L m，导轨平面与水平面间夹角 37 ， N、 ，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度 B 将一根质量为 m 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 金属棒滑行至 速度大小开始保
3、持不变，位置s 2.0 m已知 g 10 m/7 7 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 审题 加速度：受力分析； 由牛顿第二定律： 例 1(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； 解析 （ 1） 金属棒受力分析如图所示： 2.0 m/点 一 电磁感应中的动力学问题分析 审题 速度：过程分析； 设金属棒到达 v、电流为 I (2)金属棒到达 解析 金属棒做加速度减小的加速运动， 在 属棒受力平衡 v=2 m/s 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 审题 热量：过程分析；列式时用能量观点 (3)金属棒由位置 阻 解析 金属棒从 阻 ，由能量守恒 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 变式
4、题组 1 (2014天津 11)如图所示，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 L 0.4 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 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 B 在区域 中，将质量 0.1 阻 的金属条 后，在区域 中将质量 0.4 阻 的光滑导体棒 静止开始下滑 的磁场中， g 10 m/ 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 解析 (1)由右手定则可判断出 由 d到 c，则 b. (1) 审题 电流方向：右手定则 考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 解析 (2)开始放置
5、时 其为 (2) 审题 速度：从两根导棒的受力进行突破 向沿斜面向下 ，由平衡条件有 F ()R E v5 m / s 电磁感应中的动力学问题分析 解析 (3)设 为 由能量守恒定律有 (3)从 x 3.8 m，此过程中 是多少 审题 热量：从能量守恒角度列式求解 2221si n = +2m m 总 112=R 总考点 一 电磁感应中的动力学问题分析 规律总结 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 (2)根
6、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 考点 二 电磁感应中的能量问题 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 考点 二 电磁感应中的能量问题 (3)当感应电流通过用电器时，电能
7、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少功，就有多少电能转化为其他形式的能 . 2求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 W 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 . 考点 二 电磁感应中的能量问题 例 2(2014新课标 25)半径分别为 长为 r、质量为 ，装置的俯视图如图所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下在内圆导轨的 点之间接有一阻值为
8、 图中未画出 )直导体棒在水平外力作用下以角速度 绕 转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 ，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小为 (1)通过电阻 (2)外力的功率 考点 二 电磁感应中的能量问题 E 欧姆定律 : 2 析 (1) 根据右手定则，得导体棒 A，故电阻 D. (1)通过电阻 审题 电流方向和大小：右手定则和欧姆定律；注意转动切割！ ,232考点 二 电磁感应中的能量问题 解析 (2)根据能量守恒定律，外力的功率 P f 2)外力的功率 审题 从能量角度去分析外力的功率 2 2 r m g 考点 二 电磁感应中的能量问题 变式 题组 定的光滑金属导
9、轨间距为 L，导轨电阻不计，上端 a、的电阻，导轨平面与水平面的夹角为 ，且处在磁感应强度大小为 B、方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中质量为 m、电阻为 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 知弹簧的劲度系数为 k，弹簧的中心轴线与导轨平行 考点 二 电磁感应中的能量问题 审题 电流大小及方向：欧姆定律及右手定则 (1)求初始时刻通过电阻 的大小和方向； 解析 （ 1）由右手定则，电流方向为 a b 初始时刻，导棒切割： 10E B L 过 011 ( ) ( )r R r 电磁感应中的能量问题 (2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为 v，求此时导体棒的加速度大小
10、a； 审题 加速度大小：受力分析 解析 （ 2）对导棒由牛顿第二定律： g B I L m a 2E 22 ()22s i n ()m R r 电磁感应中的能量问题 解析 （ 3）设整个过程回路产生的焦耳热为 据能量守恒定律有 (3)若导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为 导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻 . 题 焦耳热 Q ：从能量观点进行求解 2001 si n2 pm m g x E Q 2001 ( s 2 m m ER r R r k 上产生的 Q ： 考点 三 动力学和能量观点的综合运用 根据杆的数目，对于 “导轨杆 ”模型题目，又常分为单杆模型和双杆模型 (1)单杆模型是电磁感应中常见的物理模型，此类问题所给的物理情景一般是导体棒垂直切割磁感线，在安培力、重力、摩擦力、拉力作用下的变加速直线运动或匀速直线运动，所涉及的知识有牛顿运动定律、功能关系、能量守恒定律等此类问题的分析要抓住三点： 杆的稳定状态一般是匀速运动 (达到最大速度或最小速度，此时合力为零 ) 整个电路产生的电能等于克服安培力所做的功 电磁感应现象遵从能量守恒定律 考点 三 动力学和能量观点的综合运用 根据杆的数目，对于 “导轨杆 ”模型题目，又常分为单杆模型和双杆模型 (2)双杆类问题可分为两种情况： 一是 “假双杆
