第2章 章末综合提升—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册同步学案

[巩固层·知识整合] [提升层·能力强化] 电磁感应中的动力学问题 1.平衡类问题的求解思路 2．加速类问题的求解思路 (1)确定研究对象(一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体)。 (2)根据牛顿运动定律和运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况。 (3)如果导体在磁场中受到的磁场力变化了，从而引起合外力的变化，导致加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、磁场力、合外力的变化，最终可能使导体达到稳定状态。 【例1】　如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，有两根水平放置且足够长的平行金属导轨AB、CD，在导轨的A、C端连接一阻值为R的电阻。一根质量为m、长度为L的金属棒ab垂直导轨放置，导轨和金属棒的电阻不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ。若用恒力F沿水平方向向右拉金属棒使其运动，求金属棒的最大速度。 [解析]　金属棒向右运动切割磁感线产生感应电动势，由右手定则知，金属棒中有从a到b方向的电流；由左手定则知，安培力方向向左，金属棒向右运动的过程中受到的合力逐渐减小，故金属棒向右做加速度逐渐减小的加速运动；当安培力与摩擦力的合力增大到大小等于拉力F时，金属棒的加速度减小到零，速度达到最大，此后做匀速运动。 由平衡条件得F＝BImaxL＋μmg 由闭合电路欧姆定律有Imax＝eq \f(Emax,R) 金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为 Emax＝BLvmax 联立以上各式解得金属棒的最大速度为 vmax＝eq \f(F－μmgR,B2L2)。 [答案]　eq \f(F－μmgR,B2L2) [一语通关] “四步法”分析电磁感应中的动力学问题 电磁感应中的能量问题 1.能量转化的过程分析 电磁感应的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功实现的。安培力做功使得电能转化为其他形式的能(通常为内能)，外力克服安培力做功，则是其他形式的能(通常为机械能)转化为电能的过程。 2．求解焦耳热Q的几种方法 公式法 Q＝I2Rt 功能关系法 焦耳热等于克服安培力做的功 能量转化法 焦耳热等于其他能的减少量 【例2】　如图所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定，轨道间距为d。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。P、M间所接电阻阻值为R。质量为m的金属杆ab水平放置在轨