江苏省高考物理大一轮复习特别策划计算题突破（五）-电磁感应中的动力学和能量问题课件.ppt

特别策划计算题突破 五 电磁感应中的动力学和能量问题 1 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 电磁感应中的动力学问题 2 两种状态及处理方法 1 为使ab杆保持静止 求通过ab的电流的大小和方向 2 当ab杆保持静止时 求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率 AC BCD 3 2016 苏州一模 如图甲所示 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图象如图乙所示 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 甲 乙 1 金属杆所受拉力的大小F 答案 0 24N 2 0 15s内匀强磁场的磁感应强度大小B0 答案 0 4T 3 撤去恒定拉力之后 磁感应强度随时间的变化规律 1 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 电磁感应中的能量问题 2 能量转化及热量的求法 1 能量转化 2 求解热量Q的三种方法 典题演示2 2017 扬州一模 如图所示 有一倾斜的光滑平行金属导轨 导轨平面与水平面的夹角 30 导轨间距为L 0 5m 在导轨的中间矩形区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场 一质量m 0 05kg 有效电阻r 2 的导体棒从距磁场上边缘d处静止释放 当它进入磁场时刚好匀速运动 整个运动过程中 导体棒与导轨接触良好 且始终保持与导轨垂直 已知d 0 4m 接在两导轨间的电阻R 6 不计导轨的电阻 取g 10m s2 求 1 导体棒刚进入磁场时的速度v 答案 2m s 2 导体棒通过磁场过程中 电阻R上产生的热量QR 答案 0 075J 3 导体棒通过磁场过程中 通过电阻R的电荷量q 答案 0 05C CD 解析 金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动 随着ab运动速度的增大 产生的感应电流增大 所受与F方向相反的安培力增大 其加速度减小 选项A错误 外力F对ab做的功等于电路中产生的电能和导体棒增加的动能之和 选项B错误 由能量守恒定律可知 当ab做匀速运动时 外力F做功的功率等于电路中的电功率 选项C正确 无论ab做何种运动 它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 选项D正确 AC BC 4 2016 南京三模 如图所示 一个质量为m 电阻不计 足够长的光滑U形金属框架MNPQ 位于光滑水平桌面上 分界线OO 分别与平行导轨MN和PQ垂直 两导轨相距L 在OO 的左右两侧存在着区域很大 方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场 磁感应强度的大小均为B 另有质量也为m的金属棒CD 垂直于MN放置在OO 左侧导轨上 并用一根细线系在定点A 已知细线能承受的最大拉力为T0 CD棒接入导轨间的有效电阻为R 现从t 0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力F 使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动 1 求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0 2 若细线尚未断裂 求在t时刻水平拉力F的大小 3 若在细线断裂时 立即撤去拉力F 求此时框架的瞬时速度v0和此后过程中回路产生的总热量Q 1 模型构建 杆 导轨 模型是电磁感应问题高考命题的 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 杆 导轨 模型又分为 单杆 型和 双杆 型 重点考查 单杆 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 匀变速 非匀变速运动等 电磁感应中的 杆 导轨 模型 2 模型分类及特点 1 单杆水平式 2 单杆倾斜式 典题演示3 2016 无锡一模 如图甲所示 MN PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成 30 角固定 N Q之间接电阻箱R 导轨所在空间存在匀强磁场 磁场方向垂直于轨道平面向上 磁感应强度为B 0 5T 质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上 其接入电路的电阻值为r 现从静止释放杆ab 测得最大速度为vm 改变电阻箱的阻值R 得到vm与R之间的关系如图乙所示 已知导轨间距为L 2m 重力加速度取g 10m s2 轨道足够长且电阻不计 求 甲 乙 1 当R 0时 杆ab匀速下滑过程中产生感应电动势E的大小及杆中的电流方向 答案 3Vb a 2 金属杆的质量m及阻值r 答案 0 2kg3 3 当R 4 时 回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W 答案 0 7J BCD C 解析 对cd杆受力分析 受重力 向右的安培力 杆的支持力和滑动摩擦力 由于重力和滑动摩擦力大小无法判断 故cd杆运动状态无法确定 A B选项错误 对ab杆由动能定理有WF W安 Wf 0 根据安培力做多少功就有多少能量转化为电路中的热量 得出WF W安 Wf Q Wf C项正确 F的功率等于电路中的焦耳热功率与摩擦热功率之和 D项错误 1 金属棒的最大速度 答案 4m s 2 金属棒速度为3m s时的加速度 3 从开始计时起2s内电阻R上产生的热量 答案 3 25J 4 2017 镇江一模 如图所示 两根足够长的平行金属导轨间距l 0 50m 倾角 53 导轨上端串接电阻R 0 05 在导轨间长d 0 56m的区域内 存在方向垂直导轨平面向下 磁感应强度B 2 0T的匀强磁场 质量m 4 0kg的金属棒CD水平置于导轨上 用轻质细绳跨过定滑轮与拉杆GH GH杆的质量不计 相连 某同学用F 80N的恒力竖直向下拉动GH杆 使CD棒从图中初始位置由静止开始运动 刚进入磁场时速度为v 2 4m s 当CD棒到达磁场上边界时该同学松手 取g 10m s2 sin53 0