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l0.5m的平行金属导轨固定于水平面上，导轨左端与阻值r2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m0.2kg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)015s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l0.5m，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m0.05kg、有效电阻r2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d0.4m，接在两导轨间的电阻r6，不计导轨的电阻，取g10m/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t0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b0.5t.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l2m，重力加速度取g10m/s2，轨道足够长且电阻不计求：,甲,乙,(1)当r0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】3vba(2)金属杆的质量m及阻值r.【答案】0.2kg3(3)当r4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wfw安wf0，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wfw安wfqwf，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l0.50m，倾角53，导轨上端串接电阻r0.05.在导轨间长d0.56m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下、磁感应强度b2.0t的匀强磁场质量m4.0kg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f80n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v2.4m/s，当cd棒到达磁场上边界时该同学松手取g10m/s2，sin530.8，不计其他