第二章 习题课 电磁感应中的动力学及能量问题-【高考领航】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评课件（人教版）

课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 习题课　电磁感应中的动力学及能量问题 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 课堂 重点探究 　eq \a\vs4\al(电磁感应中的动力学问题) [思维深化] 电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。 (2)用闭合电路欧姆定律求回路中感应电流的大小和方向。 (3)分析导体的受力情况(包括安培力)。 (4)列动力学方程(a≠0)或平衡方程(a＝0)求解。 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 　如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、接入电路的电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2。从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：(g＝10 m/s2) (1)导体棒所能达到的最大速度； (2)试定性画出导体棒运动的速度－时间图像。 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 解析　(1)导体棒切割磁感线运动，产生的感应电动势： E＝BLv　① 回路中的感应电流I＝eq \f(E,R＋r)　② 导体棒受到的安培力F安＝BIL　③ 导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用，根据牛顿第二定律： F－μmg－F安＝ma　④ 由①②③④得：F－μmg－eq \f(B2L2v,R＋r)＝ma　⑤ 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 由⑤可知，随着速度的增大，安培力增大，加速度a减小，当加速度a减小到0时，速度达到最大。 此时有F－μmg－eq \f(B2L2vm,R＋r)＝0　⑥ 可得：vm＝eq \f(F－μmgR＋r,B2L2)＝10 m/s 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 (2)由(1)中分析可知，导体棒运动的速度—时间图像如图所示。 答案　(1)10 m/s　(2)见解析图 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 电磁感应中的动力学问题基本思路 导体受外力运动eq \o(――→,\s\up15(E＝BLv),\s\do5(　))产生感应电动势产生感应电流eq \o(――→,\s\up15(F＝BIL))导体受安培力→合外力变化→eq \o(――→,\s\up15(F合＝ma))加速度变化→速度变化→感应电动势变化……→a＝0，v达到最大值。 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 [针对训练] 1．如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。(重力加速度为g) 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 解析　(1)如图所示，ab杆受重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直于导轨平面向上；安培力F安，方向沿导轨向上。 (2)当ab杆的速度大小为v时，感应电动势E＝BLv， 此时电路中的电流I＝eq \f(E,R)＝eq \f(BLv,R) 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 ab杆受到安培力F安＝BIL＝eq \f(B2L2v,R) 根据牛顿第二定律，有 mgsin θ－F安＝mgsin θ－eq \f(B2L2v,R)＝ma 则a＝gsin θ－eq \f(B2L2v,mR)。 (3)当a＝0时，ab杆有最大速度vm，即mgsin θ＝eq \f(B2L2vm,R)，解得vm＝eq \f(mgRsin θ,B2L2)。 答案　(1)见解析图　(2)eq \f(BLv,R)　gsin θ－eq \f(B2L2v,mR)　(3)eq \f(mgRsin θ,B2L2) 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 　eq \a\vs4\al(电磁感应中的能量问题) [思维深化] 1．电磁感应中能量的转化 (1)转化方式 课堂重点探究 课堂巩固训练 课时作业规范训练 (2