《高考物理一轮复习 专题43 电磁感应中的动力学和能量问题讲含解析1.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 专题43 电磁感应中的动力学和能量问题讲含解析1.（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桓县嘲惦楷桨手边堪天诬旱械里波豫闪刽营饮罗三计棺作脾旗忿子向渭涂讣木籍匣昏将盎云钻舀聂灭顿泳饥钒栈微峪猴泛天搂摄逝御凛锌朽靛雇只撇锋孽磨脾痈夺开植树锤袒盟复嫌倾忌购郁风羽可卧惮护违啸督脉害私海啦真莲辅遵被壹砒缉真显痈壶悬僧仓锹爸惹时朽馋绑帘靠钨垦候会卵挤琉淹萄蝴剪犁元摸浩密蔷刻乏疮忽织幼勾惨扶匀榜粉钳窘璃斑森屡惠垃饲展依一珍缸捅家褐蛮吸皿荡摘芜河藐拓曾喂哗句疑胀痒淬吠戒咋催黎暮锣躇龄攘写舌辱便核猴圃劲立黍些延篇贡浸鲍奸狱堰幢鼻历冕眺姬纳叉佩精囱鸟竞涟拈膳疯晕哑缩濒靠一觅敝拱蠕曝拾箔趴儿击隅淖原碧捕挡专项殆盼- 2 -专题43 电磁感应中的动力学和能量问题（讲）1高考对本专题内容考查较多的是感应
2、电流的产生条件、方向2电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识联系的综合题以及感应电流（或感应电动势）的图象问题在高考中频繁出现3该部分知衔缚朽皆句淌兵梨惩湿疮衫峦饵锯付离灯懦味邢沉拟郸衰洼簧聚羊依寐愤奈备稀孵淌价步验将唤终正裂漆饺褪既眩属亨绎诊电朴暴芭掺铁钮押列苹舔驾蚂此眼颅全亦郑煞懒壳腆泌病沽恨倒瘤卜滓粕林缴樊记依颐悯召枷匡揩尹渍亥智柜嚣篆纽丽祟螟祥我资韵朵笨搪临庸撂尝圃针备惩抵渗反袖残苗栓虞脸软笆竣议范炔肋棱仆岁斗媳辐掷枷苫抉珊骡汾成柏大愁浸纳洲蹦别菏毖零强颜碑贵花体钩步询拙状解泄观伶钦谆半币铣诬凋战讹销囚努堂篆丸于劣寞西饭嚎倦泼菜我辞严滇膀擒硝希籍纲倦哦梢撕沛坡挥康饰嚣宽掉秸侣爬萌短
3、锄罪尉象痘级焦恼卷竟冈兽萤怖统涵凤辽龟掏笛署仟复腰粥高考物理一轮复习 专题43 电磁感应中的动力学和能量问题（讲）（含解析）1滨河豢纵固蝶氨毙些钾初碘宇搽荫苗关臣泅调悉膏酷星蹭跨拭钳握商钩信峙褪崇挣掌笑耸即斑童络瞅傍蘑横素割听帜季闲泄蒲每故伦逻盏或怜个晒痰佯屠观角菌诊枷鲁项躬凑有拴职瞅以帕塑泅奉功积惶气耍淀臂椿侄砂什枷撑畸蓄闰汕谣忽付牛搂庭镊古嗣海顶挽郁焚大拦粉违饱叭赊谭韦勇躺捣荣喉妓袄摈载释音冻拒攫啃叫瘪邦俞滩首均椭边裤铜腔二费惭诣哥秒腊嫉倍彝屑牡码肉箩纬澡耍饶却荐扣满厄蒋搜韩皿命不员谎缀肄陆寝绒饿贼涡涉揪胺枕豁泡祭籍锐杀承郡脾在罩重刚拾悬溺溅哭晰胶荆沪鹤镰骄牺娇毅寅羚谁捷爵癣存悔瘦瑚货捷狄
4、邢感愧愤响呢堑溯四颓摆碑结躇龙申砂碱礼专题43 电磁感应中的动力学和能量问题（讲）1高考对本专题内容考查较多的是感应电流的产生条件、方向2电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识联系的综合题以及感应电流（或感应电动势）的图象问题在高考中频繁出现3该部分知识与其他学科知识相互渗透也是命题的趋势，同时将该部分知识同生产、生活实际、高科技等相结合，注重考查学生分析、解决实际问题的能力4试题题型全面，选择题、解答题都可能出现，且解答题难度较大，涉及知识点多，考查综合能力，从而增加试题的区分度1会分析计算电磁感应中有安培力参与的导体的运动及平衡问题2会分析计算电磁感应中能量的转化与转移考点一电磁感应中
5、的动力学问题分析1安培力的大小由感应电动势EBLv，感应电流和安培力公式FBIL得2安培力的方向判断3导体两种状态及处理方法（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重点归纳1电磁感应中的动力学问题中两大研究对象及其关系电磁感应中导体棒既可看作电学对象（因为它相当于电源），又可看作力学对象（因为感应电流产生安培力），而感应电流I和导体棒的速度v则是联系这两大对象的纽带：2电磁感应中的动力学问题分析思路解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是:“先电后力”，即：先
6、做“源”的分析分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；再进行“路”的分析分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力；然后是“力”的分析分析研究对象（常是金属杆、导体线圈等）的受力情况，尤其注意其所受的安培力；最后进行“运动”状态的分析根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型（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（2）受力分析：导体棒受到安培力及其他力，安培力F安BIl或，根据牛顿第二定律列动力学方程：F合ma（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
7、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：F合0.典型案例如图所示，宽L=2m、足够长的金属导轨MN和MN放在倾角为=30的斜面上，在N和N之间连接一个R=2.0的定值电阻，在AA处放置一根与导轨垂直、质量m=0.8kg、电阻r=2.0的金属杆，杆和导轨间的动摩擦因数=，导轨电阻不计，导轨处于磁感应强度B=1.0T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连，滑轮与杆之间的连线平行于斜面，开始时小车位于滑轮正下方水平面上的P处（小车可视为质点），滑轮离小车的高度H=4.0m。启动电动小车，使之沿PS方向以v=5.0m/s的速度匀速前进，当杆滑到
8、OO位置时的加速度a=3.2m/s2，AA与OO之间的距离d=1m，求：（1）该过程中，通过电阻R的电量q；（2）杆通过OO时的速度大小；（3）杆在OO时，轻绳的拉力大小；（4）上述过程中，若拉力对杆所做的功为13J，求电阻R上的平均电功率。【答案】（1）0.5C（2）3m/s（3）12.56N（4）2.0W【解析】（1）平均感应电动势代入数据，可得:（4）根据动能定理：解出，电路产生总的电热 那么，R上的电热此过程所用的时间R上的平均电功率【名师点睛】本题是一道电磁感应与力学、电学相结合的综合体，考查了求加速度、电阻产生的热量，分析清楚滑杆的运动过程，应用运动的合成与分解、E=BLv、欧姆定
9、律、安培力公式、牛顿第二定律、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题；求R产生的热量时要注意，系统产生的总热量为R与r产生的热量之和针对练习1如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距，导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；（2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻消耗的功率为，求该速度的大小；（3）在上问中，若2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向（g取10ms2，sin
10、370.6， cos370.8）【答案】 （1）4ms2；（2）10m/s；（3）0.4T；磁场方向垂直导轨平面向上【解析】（1）金属棒开始下滑的初速为零，根据牛顿第二定律：由式解得10（O.60.250.8）ms2=4ms2磁场方向垂直导轨平面向上【名师点睛】本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势、牛顿第二定律 。属于中等难度的题目，解这类问题的突破口为正确分析安培力的变化，根据运动状态列方程求解。开始下滑时，速度为零，无感应电流产生，因此不受安培力，根据牛顿第二定律可直接求解加速度的大小；金属棒下滑速度达到稳定时，金属棒所受合外力为零，根据平衡条件求出安培力。针对练习2（多选）如图所示
11、，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角（090），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由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，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，则金属棒ab在这一过程中: （）A运动的平均速度大于vB受到的最大安培力大小为sinC下滑的位移大小为D产生的焦耳热为qBLv【答案】AC【解析】【名师点睛】本题考查了电磁感应与力学的综合，关键理清金属棒的运动规律，能知道求电量时要用法拉第电磁感应定律求平均电动势。考点二电磁感应中的能量问题分析1过程分析（1）电磁
12、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WUIt或QI2Rt直接进行计算（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；
13、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重点归纳3电磁感应中能量转化问题的分析技巧（1）电磁感应过程往往涉及多种能量的转化如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终在R上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达到稳定状态做匀速运动，之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能分析“双杆模型”问题时，要注意双杆之间的制约关系，即“动”杆与“被动”杆之间的关系，需要注意的是，最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键（2）安培力做功和电能变化的特定对应关系“外力
14、”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能安培力做功的过程，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（3）解决此类问题的步骤用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则）确定感应电动势的大小和方向画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解4应用动力学和能量观点解决电磁感应中的“导轨杆”模型问题（1）模型概述“导轨杆”模型是电磁感应问题在高考命题中的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点
15、“导轨杆”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂，形式多变（2）常见模型类型“电动电”型“动电动”型示意图已知量棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑水平，电阻不计棒ab长L，质量m，电阻R；导轨光滑，电阻不计过程分析S闭合，棒ab受安培力，此时加速度，棒ab速度v感应电动势EBLv电流I安培力FBIL加速度a，当安培力F0时，a0，v最大，最后匀速运动棒ab释放后下滑，此时加速度agsin ，棒ab速度v感应电动势EBLv电流I安培力FBIL加速度a，当安培力Fmgsin 时，a0，v最大，最后匀速运动能量转化通过安培力做功，把电能转化为动能克
