【创新设计】（山东专用）高考物理二轮专题辅导训练 专题4 第10讲 高考命题热点 10 应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题（含解析）.doc

【创新设计】（山东专用）2015高考物理二轮专题辅导训练 专题4 第10讲 高考命题热点 10 应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题（含解析）高考命题热点10.应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题(1)电磁感应中的力、电问题应抓住的“两个对象”：(2)解决电磁感应能量问题的基本思路：确定感应电动势的大小和方向画出等效电路图并求出电流进行受力情况分析和做功情况分析明确在此过程中的能量变化情况用动能定理或能量守恒定律解题用动力学观点、能量观点解答电磁感应问题的一般步骤【典例】(20分)图41016如图41016所示，光滑斜面的倾角30，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l11 m，bc边的边长l20.6 m，线框的质量m1 kg，电阻r0.1 ，线框通过细线与重物相连，重物质量m2 kg，斜面上ef(efgh)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度b0.5 t，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间做匀速运动，ef和gh的距离s11.4 m，(取g10 m/s2)，求：(1)线框进入磁场前重物的加速度；(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v；(3)ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t；(4)ab边运动到gh处的速度大小及在线框由静止开始运动到gh处的整个过程中产生的焦耳热审题流程第一步：抓关键点获取信息第二步：抓过程分析理清思路求焦耳热满分解答(1)线框进入磁场前，仅受到细线的拉力f，斜面的支持力和线框的重力，重物受到自身的重力和细线的拉力f，对线框由牛顿第二定律得fmgsin ma(2分)对重物由牛顿第二定律得mgfma(2分)又ff联立解得线框进入磁场前重物的加速度a5 m/s2.(1分)(2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，则重物受力平衡：mgf1(1分)线框abcd受力平衡：f1mgsin f安(1分)又f1f1ab边进入磁场切割磁感线，产生的感应电动势ebl1v(1分)回路中的感应电流为i(1分)ab边受到的安培力为f安bil1(1分)联立解得mgmgsin (1分)代入数据解得v6 m/s.(1分)(3)线框abcd进入磁场前，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动至gh处，仍做匀加速直线运动进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度大小相同，为a5 m/s2，该阶段的运动时间为t11.2 s(1分)进入磁场过程中匀速运动的时间t20.1 s(1分)线框完全进入磁场后的受力情况同进入磁场前的受力情况相同，所以该阶段的加速度仍为a5 m/s2由匀变速直线运动的规律得sl2vt3at(1分)解得t31.2 s(1分)因此ab边由静止开始运动到gh处所用的时间tt1t2t32.5 s(1分)(4)线框ab边运动到gh处的速度vvat36 m/s51.2 m/s12 m/s(1分)整个运动过程产生的焦耳热qf安l(mgmgsin )l29 j(2分)答案(1)5 m/s2(2)6 m/s(3)2.5 s(4)12 m/s9 j(2014安徽卷，23)(16分)如图41017甲所示，匀强磁场的磁感应强度b为0.5 t，其方向垂直于倾角为30的斜面向上绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨mpn(电阻忽略不计)，mp和np长度均为2.5 m，mn连线水平，长为3 m以mn中点o为原点，op为x轴建立一维坐标系ox.一根粗细均匀的金属杆cd，长度d为3 m、质量m为1 kg、电阻r为0.3 ，在拉力f的作用下，从mn处以恒定速度v1 m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)g取10 m/s2.图41017(1)求金属杆cd运动过程中产生的感应电动势e及运动到x0.8 m处电势差ucd；(2)推导金属杆cd从mn处运动到p点过程中拉力f与位置坐标x的关系式，并在图乙中画出fx关系图象；(3)求金属杆cd从mn处运动到p点的全过程产生的焦耳热解析(1)由题可知，金属杆运动过程中的感应电动势为ebdv1.5 v(1分)由几何关系可知，金属杆运动到x0.8 m处时，接入电路的长度为l1.8 m，(1分)故可知ucdbdvblv0.6 v(1分)(2)金属杆做匀速直线运动，故始终受力平衡，即fmgsin bil(2分)i(1分)所以fmgsin (1分)其中ld3 mx，rxl0.1 /m(1分)代入可得f12.53.75x (m)(0x2)关系图象如下图所示(2分)(3)由图象可以确定力f所做的功为fx图线下所围面积，即wf2 j17.5 j(1分)而杆的重力势能增加量epep