《2022年高三物理第一轮复习第九章电磁感应中的动力学和能量问题导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高三物理第一轮复习第九章电磁感应中的动力学和能量问题导学案（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习必备欢迎下载学案 47 电磁感应中的动力学和能量问题一、概念规律题组1如图 1 所示，图 1固定在水平绝缘平面上且足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻 R，质量为 m的金属棒 电阻也不计 放在导轨上并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力 F 把 ab 棒从静止起向右拉动的过程中，以下说法正确选项 A. 恒力 F做的功等于电路产生的电能B. 恒力 F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力 F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和图 2 2光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如
2、图2 所示，抛物线的方程为y x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是 y a 的直线 图中的虚线所示 ，一个质量为 m的小金属块从抛物线y bba 处以速度 v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，就金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是12A. mgbB. mv 2C. mgb aD mgb a 12mv 2二、思想方法题组图 33. 如图 3 所示，先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同 第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1、通过导线截面的电荷量为 q1 ，其次次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区域，拉力做功
3、为W2、通过导线截面的电荷量为q2，就A W1W2， q1 q2B W1 W2， q1q2C W1W2， q1W2 ，q1q2图 44. 如图 4 所示， 电阻为 R，其他电阻均可忽视， ef 是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为 m，棒的两端分别与ab、cd 保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中， 当导体棒 ef 从静止下滑经一段时间后闭合开关S，就 S 闭合后 A. 导体棒 ef 的加速度可能大于gB. 导体棒 ef 的加速度肯定小于gC. 导体棒 ef 最终速度随 S 闭合时刻的不同而不同D. 导体棒 ef 的机械能与回路内产生的电能之和肯定守恒一、
4、电磁感应中的动力学问题1. 电磁感应与动力学、运动学结合的动态分析，分析方法是：导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导线受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化周而复始地循环，直至达到稳固状态2. 分析动力学问题的步骤(1) 用电磁感应定律和楞次定律、右手定就确定感应电动势的大小和方向(2) 应用闭合电路欧姆定律求出电路中感应电流的大小(3) 分析讨论导体受力情形，特殊要留意安培力方向的确定(4) 列出动力学方程或平稳方程求解3. 两种状态处理(1) 导体处于平稳态静止或匀速直线运动状态处理方法：依据平稳条件合外力等于零，列式分析(2) 导体处于非平稳态加速度不为零处理方法：依据牛
5、顿其次定律进行动态分析或结合功能关系分析图 5【例 1】 如图 5 甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P 两点间接有阻值为R 的电阻一根质量为m的匀称直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面对下 导轨和金属杆的电阻可忽视让 ab 杆沿导轨由静止开头下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦(1) 由 b 向 a 方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图(2) 在加速下滑过程中， 当 ab 杆的速度大小为 v 时，求此时 ab 杆中的电流及其
6、加速度的大小(3) 求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值 规范思维 二、电磁感应中的能量问题1. 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程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作用，因此要维护感应电流存在，必需有“外力”克服安培力做功此过程中，其他形式的能转化为电能，“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能可以简化为以下形式：其他形式的能如：机械能安培力做负功电能电流做功其他形式的能如：内能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能2. 电能求解
7、的思路主要有三种(1) 利用克服安培力做功求解：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) 利用电路特点求解：通过电路中所产生的电能来运算图 6【例 2】 如图 6 所示，两根足够长的平行导轨处在与水平方向成 37角的斜面上， 导轨电阻不计，间距L 0.3 m ，导轨两端各接一个阻值R0 2 的电阻；在斜面上加有磁感应强度 B 1 T 、方向垂直于导轨平面的匀强磁场一质量为m 1 kg 、电阻 r 2 的金属棒横跨在平行导轨间，棒与导轨间的动摩擦因数 0.5. 金属棒以平行于导轨向上、v0 10 m/s 的初速度上滑，直至上升到最
8、高点的过程中，通过上端电阻的电荷量 q0.1 C，求2上端电阻 R0 产生的焦耳热Q.g 取 10 m/s 规范思维 图 7 针对训练 2021 天津理综 4 如图 7 所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R，质量不能忽视的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F 作用下加速上升的一段时间内，力F 做的功与安培力做的功的代数和等于 A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量D电阻 R上放出的热量【基础演练】图 812021 合肥模拟 如图 8 所示，在一匀强磁场中有一“”形
9、导体框 bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻， ef为垂直于 ab 的一根导体杆，它可以在ab、cd 上无摩擦地滑动，杆ef 及线框中导体的电阻都可不计开头时，给ef 一个向右的初速度，就 A. ef 将减速向右运动，但不是匀减速B. ef 将匀速向右运动，最终停止C. ef 将匀速向右运动D. ef 将做往复运动2.图 92021 福建 17 如图9 所示，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成 角0 90 ，其中 MN与 PQ平行且间距为 L，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直， 导轨电阻不计 金属棒 ab 由静止开头沿导轨下滑， 并与两导轨始终保持垂直且良
10、好接触，ab 棒接入电路的电阻为R，当流过 ab 棒某一横截面的电量为q 时，棒的速度大小为v，就金属棒 ab 在这一过程中 1A. 运动的平均速度大小为v2qRB. 下滑的位移大小为 BLC. 产生的焦耳热为qBLv D受到的最大安培力大小为B2L2vR sin图 103. 如图 10 所示， 有两根与水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量为 m的金属杆从轨道上由静止滑下经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，就A假如 B增大， vm将变大 B 假如 变大， vm将变大C假如 R变大， vm
11、将变大 D 假如 m变小， vm将变大图 1142021 山东高考 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为 R 的电阻将质量为 m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直， 如图 11 所示 除电阻 R 外其余电阻不计 现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，就A. 释放瞬时金属棒的加速度等于重力加速度gB. 金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为ab2 2C. 金属棒的速度为v 时，所受的安培力大小为FD. 电阻 R上产生的总热量等于金属棒重力势能的削减B L v R图 1252021 福建理综 18 如图 12 所
12、示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为 d，其右端接有阻值为R的电阻， 整个装置处在竖直向上、 磁感应强度大小为B 的匀强磁场中 一质量为 m质量分布匀称 的导体杆 ab 垂直于导轨放置， 且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为 . 现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开头沿导轨运动距离l 时，速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨保持垂直 设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g. 就此过程 A. 杆的速度最大值为B. 流过电阻 R 的电量为B d2 2Bdl RrC. 恒力 F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D. 恒力
13、F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量62021 安徽理综 20 如图 13 所示，图 13水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面对里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制 为细导线 两线圈在距磁场上界面 h 高处由静止开头自由下落，再进入磁场，最终落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为A v 1v2， Q1Q2C v 1Q2【才能提升】Q1、 Q2. 不计空气阻力，就B v 1 v 2， Q1 Q2D v 1 v 2， Q1Q27如图 14 所示是磁悬浮列车运行原理模型两根
