《2021年一轮复习：9.4电磁感应规律的综合应用(二)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021年一轮复习：9.4电磁感应规律的综合应用(二)（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2021年一轮复习：9.4电磁感应规律的综合应用(二) 第4讲 电磁感应规律的综合应用(二) (动力学和能量) 考点1 电磁感应现象中的动力学问题 1.安培力的大小感应电动势：E= Blv 感应电流：I=E R B2 l 2 v F= R 安培力公式：F= BIl 2.安培力的方向 右手定则 左手定则 (1)先用_确定感应电流方向，再用_确定安培力方向. (2)依据楞次定律，安培力方向肯定和导体切割磁感线运动方向 相反 _. 1.安培力对导体棒运动的两种作用(1)导体棒由于通电而运动时，安培力是动力. (2)由于导体棒的运动而产生感应电流，则磁场对导体棒的安培 力为阻力. 2.导体棒两种状态的
2、处理方法 (1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态 处理方法：依据平衡条件列方程求解. (2)导体处于非平衡态加速度不为零处理方法：依据牛顿其次定律进行动态分析或结合功能关系分 析. 如图所示，金属棒AB垂直跨搁在位于水 平面上的两条平行光滑金属导轨上，棒 与导轨接触良好，棒AB和导轨的电阻均忽视不计，导轨左端接有电阻R,垂直于导轨平面的匀强磁场向 下穿过平面，现以水平向右的恒力F拉着棒AB向右移动，t秒末 棒AB的速度为v,移动距离为x,且在t秒内速度大小始终在变化， 则下列推断正确的是( ) A.t秒内AB棒所受安培力方向水平向左且渐渐增大 B.t秒内AB棒做加速度渐渐减小的加速运动 C
3、.t秒内AB棒做匀加速直线运动D.t秒末外力F做功的功率为 2Fxt 【解析】选A、B.由右手定则可知棒AB中感应电流的方向是由B到A,再由左手定则可推断棒AB所受安培力的方向水平向左，根B2l 2 v 可知，安培力渐渐增大，A正确； 据安培力的表达式 F安 R 2 2 由牛顿其次定律 F B l v ma 可知，棒AB做加速度渐渐减小的 R 加速运动，B正确，C错误；t秒末外力F做功的功率为P=Fv,由 于AB棒不是匀加速直线运动，故 x v t ,D错误.2 考点2 电磁感应现象中的能量问题 1.能量的转化 做功 感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力_,将其他形 电能 内能 式的能转化
4、为_,电流做功再将电能转化为_. 2.实质 电能 电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和_之间的 转化. 电磁感应现象中能量的三种计算方法： (1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培 力所做的功. (2)利用能量守恒求解：机械能的削减量等于产生的电能. (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算. (2021烟台模拟)如图所示，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖 直向下、大小为B的匀强磁场中.有一质量 为m的导体棒以初速度v0从某位置开头在导 轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点. 在运动 过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A
5、点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值恒为 R,其余电阻不计，则( ) A.该过程中导体棒做匀减速运动B.该过程中接触电阻产生的热量为 1 mv0 2 C.开头运动时，导体棒与导轨所构成回路的面积为 QRB 1 时，回路中感应电流大小为初始时的 D.当导体棒的速度为 v 0 2 8 一半 【解析】选C.导体棒产生的感应电动势为E=Blv,电流为 I Blv , 安培力为 F BIl B l v , l、v 都在减小，加速度也在减小，故A错误；在该过程中，棒的动能全部转化为接触电阻的热量，即为1 mv 0 2,故B错误；在该过程中通过回路的总电荷量为 Q BS ,则 2 R QR 回
6、路的面积 S ,C正确；由感应电动势E=Blv和电流 I Blv B R v0 知由于l也在变化，故当导体棒的速度为 时，回路中感应电 2 2 2 R R 流的大小应小于初始时的一半，D错误. 电磁感应中动力学临界问题的求解方法 【例证1】(2021海南高考)如图， ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和MN是两根用细线连 接的金属杆，其质量分别为m和2m.竖 直向上的外力F作用在杆MN上，使两 杆水安静止，并刚好与导轨接触； 两 杆的总电阻为R,导轨间距为l.整个装置处在磁 感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直.导 轨电阻可忽视，重力加速度为g.在t=0时刻将细线
7、烧断，保持F 不变，金属杆和导轨始终接触良好.求： (1)细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； (2)两杆分别达到的最大速度. 【解题指南】解答本题应把握以下三点：(1)依据初状态两杆静止计算F的大小. (2)回路中的感应电动势应为两金属杆切割磁感线产生的感应电 动势之和. (3)分析两杆达到最大速度时杆的受力状况，进而列出相关方程. 【自主解答】(1)设任意时刻MN、MN杆的速度分别为v1、v2. 细线烧断前：F=mg+2mg 对MN杆在任意时刻：F-mg-F安=ma1 对MN杆在任意时刻：2mg-F安=2ma2 E=Bl(v1+v2)I E R F安=BIl 任意时刻加速度之比等于速度
8、之比a1 v1 即 a 2 v2 解得：v1v2=21 (2)当两杆达到最大速度时，对MN则有：2mg-F安=0 由以上几式联立解得 v1 4mgR ,v 2 2mgR 2 2 2 2 答案：(1)213B l 3B l (2) 4mgR 2mgR 3B2l 2 3B2l 2 电磁感应能量问题的规范求解 【例证2】(2021上海高考)(17分)电 阻可忽视的光滑平行金属导轨长s=1.15 m,两导轨间距L=0.75 m,导轨 倾角为30,导轨上端ab接一阻值 R=1.5 的电阻，磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场垂直轨道平面 向上.阻值r=0.5 ,质量m=0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触
9、 良好，从轨道上端ab处由静止开 始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1 J.(取g=10 m/s2)求： (1)金属棒在此过程中克服安培力做的功W安；(2)金属棒下滑速度v=2 m/s时的加速度a. (3)为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下：由动能定 理 W重 W安 1 mv m 2 , . 由此所得结果是否正确？若正确，说 明理由并完成本小题：若不正确，给出正确的解答.2 【解题指南】解答本题应留意以下三个方面： (1)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， 电能又转化为热能； (2)重力沿斜面的分力与安培力之矢量和就是合外力，打算物体的加速度； (3)重力势能的削减等于增加的动能与产生的热能之和. 6Word版本
