高考物理一轮复习 9.4（小专题）电磁感应中的动力学和能量问题课件（选修32）.ppt

第4课时 小专题 电磁感应中的动力学和能量问题 2 安培力的方向判断 3 牛顿第二定律及功能关系 2 导体的两种运动状态 1 导体的平衡状态 静止状态或匀速直线运动状态 2 导体的非平衡状态 加速度不为零 3 常见的解题流程如下 典例1 如图1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l1 1m bc边的边长l2 0 6m 线框的质量m 1kg 电阻r 0 1 线框通过细线与重物相连 重物质量m 2kg 斜面上ef ef gh 的右方有垂直斜面向上的匀强磁场 磁感应强度b 0 5t 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s 11 4m 取g 10m s2 求 图1 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 第一步 抓关键点 获取信息 第二步 抓过程分析 理清思路 变式训练 1 如图2所示 mn pq为足够长的平行金属导轨 间距l 0 50m 导轨平面与水平面间夹角 37 n q间连接一个电阻r 5 0 匀强磁场垂直于导轨平面向上 磁感应强度b 1 0t 将一根质量为m 0 050kg的金属棒放在导轨的ab位置 金属棒及导轨的电阻不计 现由静止释放金属棒 金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直 且与导轨接触良好 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 0 50 当金属棒滑行至cd处时 其速度大小开始保持不变 位置cd与ab之间的距离s 2 0m 已知g 10m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 求 图2 1 金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小 2 金属棒到达cd处的速度大小 3 金属棒由位置ab运动到cd的过程中 电阻r产生的热量 解析 1 设金属棒开始下滑时的加速度大小为a 则mgsin mgcos ma解得a 2 0m s2 突破二电磁感应中的能量问题1 电磁感应中的能量转化 2 求解焦耳热q的三种方法 3 解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤 1 在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路就相当于电源 2 分析清楚有哪些力做功 就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化 3 根据能量守恒列方程求解 典例2 2014 天津卷 11 如图3所示 两根足够长的平行金属导轨固定在倾角 30 的斜面上 导轨电阻不计 间距l 0 4m 导轨所在空间被分成区域 和 两区域的边界与斜面的交线为mn 中的匀强磁场方向垂直斜面向下 中的匀强磁场方向垂直斜面向上 两磁场的磁感应强度大小均为b 0 5t 在区域 中 将质量m1 0 1kg 电阻r1 0 1 的金属条ab放在导轨上 ab刚好不下滑 然后 在区域 中将质量m2 0 4kg 电阻r2 0 1 的光滑导体棒cd置于导轨上 由静止开始下滑 cd在滑动过程中始终处于区域 的磁场中 ab cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 取g 10m s2 问 1 cd下滑的过程中 ab中的电流方向 2 ab刚要向上滑动时 cd的速度v多大 3 从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中 cd滑动的距离x 3 8m 此过程中ab上产生的热量q是多少 图3 变式训练 2 多选 如图4所示 粗糙的平行金属导轨倾斜放置 导轨电阻不计 顶端qq 之间连接一个阻值为r的电阻和开关s 底端pp 处与一小段水平轨道相连 有匀强磁场垂直于导轨平面 断开开关s 将一根质量为m 长为l的金属棒从aa 处由静止开始滑下 落在水平面上的ff 处 闭合开关s 将金属棒仍从aa 处由静止开始滑下 落在水平面上的ee 处 开关s仍闭合 金属棒从cc 处 图中没画出 由静止开始滑下 仍落在水平面上的ee 处 忽略金属棒经过pp 处的能量损失 测得相关数据如图所示 下列说法正确的是 图4 突破三电磁感应中的 杆 导轨 模型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 是我们复习中的难点 杆 导轨 模型又分为 单杆 型和 双杆 型 单杆 型为重点 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 典例3 2014 江苏卷 13 如图5所示 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨 导轨间距为l 长为3d 导轨平面与水平面的夹角为 在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为b 方向与导轨平面垂直 质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放 在滑上涂层之前已经做匀速运动 并一直匀速滑到导轨底端 导体棒始终与导轨垂直 且仅与涂层间有摩擦 接在两导轨间的电阻为r 其他部分的电阻均不计 重力加速度为g 求 图5 1 导体棒与涂层间的动摩擦因数 2 导体棒匀速运动的速度大小v 3 整个运动过程中 电阻产生的焦耳热q 1 导体棒与涂层间的动摩擦因数 2 导体棒匀速运动的速度大小v 3 整个运动过程中 电阻产生的焦耳热q 用动力学观点 能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 3 如图6甲 电阻不计的轨道mon与prq平行放置 on及rq与水平面的倾角 53 mo及pr部分的匀强磁场竖直向下 on及rq部分的磁场平行轨道向下 磁场的磁感应强度大小相同 两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上 与导轨垂直并始终接触良好 棒的质量m 1 0kg r 1 0 长度l 1 0m与导轨间距相同 棒与导轨间动摩擦因数 0 5 现对ab棒施加一个方向水向右 按图乙规律变化的力f