重难突破19　电磁感应中的动力学和能量问题

3/3重难突破19电磁感应中的动力学和能量问题1.会用动力学观点分析解决导体棒（框）在磁场中的运动问题。2.会用功能关系和能量守恒定律解决电磁感应中的能量问题。突破点一电磁感应中的动力学问题1.用动力学观点解答电磁感应问题的一般步骤2.电磁感应中的模型分析类型“单杆＋电阻”模型“单杆＋电容器”模型模型图例轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定动态分析开始时a＝Fm，杆ab速度v↑⇒感应电动势E＝Blv↑⇒I↑⇒安培力F安＝IlB↑，由F－F安＝ma知a↓，当a＝0时，v最大，vm＝电流I＝ΔqΔt＝CΔUΔt＝CΔEΔt＝CBlΔvΔt＝CBla，安培力F安＝IlB＝CB2l2运动图像〔多选〕（2026·云南开学考试）如图所示，足够长的平行光滑导轨水平放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B＝3T，导轨宽度L＝1m，左端通过导线连接了电源和开关S，电源的电动势E＝6V，内阻r＝1Ω。一质量m＝0.1kg的导体棒垂直于导轨放置，并与导轨接触良好，其接入电路的阻值R＝2Ω，导体棒的中部通过绕过光滑定滑轮的绝缘轻绳连接了一质量M＝0.4kg的物块，用手托住物块保持静止且轻绳恰好处于伸直状态。t＝0时刻，释放物块并闭合开关S，取重力加速度大小g＝10m/s2，最后物块做匀速直线运动。下列说法正确的是（）A.导体棒向左先加速后匀速运动B.物块做匀速直线运动时，导体棒的速度大小为1.5m/sC.刚释放物块时，通过导体棒的电流为2AD.刚释放物块时，导体棒的加速度大小为20m/s2尝试解答（2024·北京高考18题）如图甲所示为某种“电磁枪”的原理图。在竖直向下的匀强磁场中，两根相距L的平行长直金属导轨水平放置，左端接电容为C的电容器，一导体棒放置在导轨上，与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻及导体棒与导轨间的摩擦。已知磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m、接入电路的电阻为R。开关闭合前电容器的电荷量为Q。（1）求闭合开关瞬间通过导体棒的电流I；（2）求闭合开关瞬间导体棒的加速度大小a；（3）在图乙中定性画出闭合开关后导体棒的速度v随时间t的变化图线。尝试解答突破点二电磁感应中的能量问题1.电磁感应中的能量转化2.求解焦耳热的三种方法（2026·四川巴中一模）在研究电磁感应现象时，某同学设计了一种实验装置，模拟物体在变化磁场中的运动以及由此产生的电流。如图甲所示，光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨间距L＝0.25m，左端连接R＝0.2Ω的电阻，右端连接一对金属卡环，导轨间MN右侧（含MN）存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度的B-t图如图乙所示，质量为m＝0.5kg，电阻r＝0.3Ω的金属棒与质量也为m的物块通过光滑定滑轮由绳相连，绳始终处于绷紧状态，PQ、MN到右端卡环距离分别为25m和15m，t＝0时刻由PQ位置静止释放金属棒，金属棒与导轨始终接触良好，滑至导轨右端被卡环卡住不动，金属导轨、卡环的电阻均不计，g取10m/s2。求：（1）金属棒进入磁场时的速度大小；（2）金属棒进入磁场时通过导体棒的感应电流；（3）在0～8s时间内电路中产生的焦耳热。尝试解答（2026·陕西咸阳阶段练习）如图所示，空间存在范围足够大、方向相反的竖直方向的匀强磁场，左侧区域磁感应强度的大小为2B，右侧区域磁感应强度的大小为3B。在光滑绝缘的水平面上方，放置一宽为L、长为3L的矩形金属框PQMN，线框单位长度的质量为m、电阻为r，线框以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置（线框PN边到磁场边界的距离为L、线框QM边到磁场边界的距离为2L）时，线框的速度为13v（1）判断线框运动到虚线位置时的电流方向。（2）求线