高考物理大一轮复习 微专题14 电磁感应中的动力学和能量问题课件 新人教版.ppt

电磁感应 第十章 微专题14电磁感应中的动力学和能量问题 栏 目 导 航 命题点一电磁感应中的动力学问题命题点二电磁感应中能量问题模拟演练 稳基提能 1 题型简述 感应电流在磁场中受到安培力的作用 因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起 解决这类问题需要综合应用电磁感应规律 法拉第电磁感应定律 楞次定律 及力学中的有关规律 共点力的平衡条件 牛顿运动定律 动能定理等 2 两种状态及处理方法 电磁感应中的动力学问题 3 动态分析的基本思路解决这类问题的关键是通过运动状态的分析 寻找过程中的临界状态 如速度 加速度最大值或最小值的条件 具体思路如下 对金属棒正确进行受力分析和运动过程分析是解题的关键 如图 两个倾角均为 37 的绝缘斜面 顶端相同 斜面上分别固定着一个光滑的不计电阻的u型导轨 导轨宽度都是l 1 0m 底边分别与开关s1 s2连接 导轨上分别放置一根和底边平行的金属棒a和b a的电阻r1 10 0 质量m1 2 0kg b的电阻r2 8 0 质量m2 1 0kg u型导轨所在空间分别存在着垂直斜面向上的匀强磁场 大小分别为b1 1 0t b2 2 0t 轻细绝缘线绕过斜面顶端很小的光滑定滑轮连接两金属棒的中点 细线与斜面平行 两导轨足够长 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10 0m s2 开始时 开关s1 s2都断开 轻细绝缘线绷紧 金属棒a和b在外力作用下处于静止状态 求 1 撤去外力 两金属棒的加速度多大 2 同时闭合开关s1 s2 求金属棒a b运动过程中达到的最大速度 答案 1 0 5a由b到a 2 是4m s2 3 0 75j ac 2 如图1所示 两相距l 0 5m的平行金属导轨固定于水平面上 导轨左端与阻值r 2 的电阻连接 导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场 质量m 0 2kg的金属杆垂直置于导轨上 与导轨接触良好 导轨与金属杆的电阻可忽略 杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动 并始终与导轨垂直 其v t图象如图2所示 在15s末时撤去拉力 同时使磁场随时间变化 从而保持回路磁通量不变 杆中电流为零 求 1 金属杆所受拉力的大小f 2 0 15s内匀强磁场的磁感应强度大小 3 撤去恒定拉力之后 磁感应强度随时间的变化规律 3 2016 全国甲卷 如图 水平面 纸面 内间距为l的平行金属导轨间接一电阻 质量为m 长度为l的金属杆置于导轨上 t 0时 金属杆在水平向右 大小为f的恒定拉力作用下由静止开始运动 t0时刻 金属杆进入磁感应强度大小为b 方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域 且在磁场中恰好能保持匀速运动 杆与导轨的电阻均忽略不计 两者始终保持垂直且接触良好 两者之间的动摩擦因数为 重力加速度大小为g 求 1 金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小 2 电阻的阻值 1 题型简述 电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程 而能量的转化是通过安培力做功来实现的 安培力做功的过程 是电能转化为其他形式的能的过程 外力克服安培力做功的过程 则是其他形式的能转化为电能的过程 2 解题的一般步骤 1 确定研究对象 导体棒或回路 2 弄清电磁感应过程中 哪些力做功 哪些形式的能量相互转化 3 根据能量守恒定律或功能关系列式求解 电磁感应中能量问题 3 求解电能应分清两类情况 1 若回路中电流恒定 可以利用电路结构及w uit或q i2rt直接进行计算 2 若电流变化 则 利用安培力做功求解 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 利用能量守恒求解 若只有电能与机械能的转化 则减少的机械能等于产生的电能 能量转化问题的分析程序 先电后力再能量 如图所示 倾角30 的光滑倾斜导体轨道 足够长 与光滑水平导体轨道连接 轨道宽度均为l 1m 电阻忽略不计 匀强磁场 仅分布在水平轨道平面所在区域 方向水平向右 大小b1 1t 匀强磁场 仅分布在倾斜轨道平面所在区域 方向垂直于倾斜轨道平面向下 大小b2 1t 现将两质量均为m 0 2kg 电阻均为r 0 5 的相同导体棒ab和cd 垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道上 并同时由静止释放 取g 10m s2 1 求导体棒cd沿斜轨道下滑的最大速度的大小 2 若已知从开始运动到cd棒达到最大速度的过程中 ab棒产生的焦耳热q 0 45j 求该过程中通过cd棒横截面的电荷量 3 若已知cd棒开始运动时距水平轨道高度h 10m cd棒由静止释放后 为使cd棒中无感应电流 可让磁场 的磁感应强度随时间变化 将cd棒开始运动的时刻记为t 0 此时磁场 的磁感应强度为b0 1t 试求cd棒在倾斜轨道上下滑的这段时间内 磁场 的磁感应强度b随时间t变化的关系式 1 杆a在斜轨道上运动的时间 2 杆a在水平轨道上运动过程中通过其截面的电量 3 在整个运动过程中杆b产生的焦耳热 4 2018 东北三省四市教研联合体模拟考试 多选 如图所示 平行导轨放在斜面上 匀强磁场垂直于斜面向上 恒力f拉动金属杆ab从静止开始沿导轨向上滑动 接触良好 导轨光滑 从静止开始到ab杆达到最大速度的过程中 恒力f做功为w ab杆克服重力做功为w1 ab杆克服安培力做功为w2 ab杆动能的增加量为 ek 电路中产生的焦耳热为q ab杆重力势能增加量为 ep 则 a w q w1 w2 ek epb w q w1 w2 ekc w q ek epd w2 q w1 ep cd 解析 功是能量转化的量度 做功的过程就是能量转化的过程 力f做的功导致内能的增加 杆动能的增加和重力势能的增加 所以有w q ek ep 选项ab错误 c正确 克服重力做的功等于杆重力势能的增加量 即w1 ep 克服安培力做的功等于电路产生的焦耳热 即w2 q 选项d正确 b 6 如图 足够长的光滑平行导轨水平放置 电阻不计 mn部分的宽度为2l pq部分的宽度为l 金属棒a和b的质量ma 2mb