专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题-2027版高考物理一轮复习

物理专题提升课18电磁感应中的动力学、能量问题考点一电磁感应中的动力学问题能力高分练课中关键能力·可视思维角度一单棒—导轨模型的分析例1(2026广东广州期末)如图所示,足够长的平行光滑金属导轨竖直放置,上端接有定值电阻R,整个装置处于垂直导轨平面的匀强磁场中。现将一金属棒从图示位置由静止释放,并开始计时,金属杆在下落过程中与导轨垂直且始终保持良好接触。设金属棒下落的加速度为a,速度为v,通过定值电阻的电荷量为q,金属棒产生的电动势为E,下落的位移为x,金属杆电阻不计,下列各物理量的关系图中正确的是(

)B

破题思维链解题精要1.电学对象和力学对象的相互关系2.导体棒的动力学分析电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用,从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。当安培力增大到与外力相等时,加速度为零,导体棒开始做匀速直线运动。角度二双棒—导轨模型的分析例2(多选)(2026广东广州模拟)如图所示,两根相距为L的平行光滑细金属导轨NP、N'P'固定在水平桌面上,在NN'及PP'之间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m、电阻为r的导体棒b静止在导轨上的某处。质量为2m、电阻为r的导体棒a以初速度v0沿导轨方向滑上导轨NP、N'P',经一段时间后两导体棒从PP'处先后水平飞出,落到地面时距PP'的水平位移大小之比为xa∶xb=2∶1。已知重力加速度为g,导体棒全程与导轨良好接触,导轨电阻不计。

BC

破题思维链解题精要1.导体棒常见运动情况的动态分析a、v同向v增大,若a恒定,拉力F增大v增大,F安增大,若其他力恒定,F合减小,a减小,做加速度减小的加速运动→a=0,匀速直线运动a、v反向v减小,F安减小,a减小→a=0,静止或匀速直线运动2.两种状态的处理方法加速度为零时,根据平衡条件进行分析;加速度不为零时,根据牛顿第二定律进行分析或结合功能关系进行分析。考点二电磁感应中的能量问题角度一安培力做功的计算例3

(2026浙江杭州模拟)如图所示,有一对足够长的倾斜粗糙导轨,倾角θ=37°,间距L=1m,动摩擦因数μ=0.5,导轨电阻不计。整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1T。导轨上端接一阻值R=1Ω的定值电阻,有一质量m=0.4kg,r=0.1Ω,长度也是L的金属棒放在导轨上,从静止释放,与导轨接触良好,g取10m/s2。(1)当金属棒的速度为0.55m/s时,求定值电阻R两端的电压U;(2)求金属棒能达到的最大速度vmax;(3)已知金属棒下降高度H=18.3m的过程中早已达到最大速度,求此过程中电阻R上产生的热量。

破题思维链解题精要1.电磁感应现象中的能量转化2.安培力做功的方法选择原则(1)优先考虑能量守恒法,此方法思维难度低,计算简便。(2)明确“功”是能量转化的量度。安培力做了多少功,就有多少其他形式的能(机械能或电能)发生了等量的转化。(3)安培力做功的绝对值,必然等于整个回路上产生的总焦耳热。3.求解焦耳热Q的三种方法角度二电磁感应中能量的转化例4

(多选)(2026海南儋州测试)如图所示,两条相距d的足够长的平行光滑金属导轨位于同一水平面内,其左端接阻值为R的定值电阻。电阻为R、长为d的金属杆ab在导轨上以初速度v0水平向左运动,其左侧有边界为PQ、MN的匀强磁场,磁感应强度大小为B。该磁场以恒定速度v0匀速向右运动,金属杆进入磁场后,在磁场中运动t时间后达到稳定状态,导轨电阻不计,则(

)A.当金属杆刚进入磁场时,电流方向为顺时针B.