第11章 微专题14 电磁感应中的动力学和能量问题（课件）-2023高考物理【南方凤凰台】一轮复习导学案 （提高版）江苏（新教材新高考）

第十一章　电磁感应 微专题14　电磁感应中的动力学和能量问题 第1页 高考总复习 一轮复习导学案 · 物理 第十一章　电磁感应 B D C C Thank you for watching 第1页 高考总复习 一轮复习导学案 · 物理 第十一章　电磁感应 电磁感应中的动力学问题 1. 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 2. 两种状态及处理方法 状态 特征 处理方法 平衡态 加速度为零 根据平衡条件列式分析 非平衡态 加速度 不为零 根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析 3. 电磁感应中的动力学临界问题 (1) 解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件． (2) 基本思路是导体受外力运动eq \o(――→,\s\up15(E＝Blv))感应电动势感应电流导体受安培力―→合外力变化eq \o(――→,\s\up15(F合＝ma))加速度变化―→速度变化―→临界状态―→列式求解． 　(2021·江都中学)如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B、方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场的上、下边界(虚线)均为水平面．纸面内磁场上方有一个质量为m、总电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd(由均匀材料制成)，其上、下两边均与磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距．导线框从ab边距磁场上边界为h处自由下落，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是( ) A. ab边刚进入磁场时，受到的安培力大小为 eq \f(B2L2\r(gh),R) B. 导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度可能一直增大 C. 导线框通过磁场上边界的过程中，下落的速度一定一直减小 D. 导线框通过磁场下边界的过程中，下落的速度一定一直减小 解析： 导线框开始做自由落体运动有v2＝2gh，ab边刚进入磁场时有E＝BLv，I＝eq \f(E,R)，此时受到的安培力大小F＝BIL＝eq \f(B2L2\r(2gh),R)，A错误；若导线框进入磁场的过程中，受到的安培力一直小于其受到的重力，则导线框的速度增大，B正确，C错误；导线框通过磁场下边界时，受到的安培力可能小于其受到的重力，下落的速度可能增大，D错误． 类题固法1　 1. (2021·扬州调研)如图所示，地面上方存在一个沿水平方向的磁场，以O点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度在相同高度处大小相等，竖直方向按B＝ky分布(k>0). 将一个矩形线框abcd从图示位置水平向右抛出，运动过程中线框始终处于竖直平面内，且ad边保持水平，磁场区域足够大，不计空气阻力．关于线框，下列说法中正确的是( ) A. 电流方向是abcda B. 水平方向做匀减速运动 C. 竖直方向做匀加速运动 D. 最终斜向右下方做匀速运动 解析：抛出后，在x方向上，ab边与cd边所处的磁感应强度相同，所以电动势相互抵消．又因为bc边所处的磁感应强度大于ad边所处的磁感应强度，所以bc边产生的感应电动势Ebc>Ead，再根据右手定则可以判断出电流方向为adcba，A错误；因为相同高度处磁感应强度大小相等，而流过ab边和cd边的电流大小相同，利用左手定则判断出两边受到的安培力大小相等，方向相反，故水平方向上受力平衡，所以水平方向上做匀速运动，B错误；利用左手定则判断出bc边所受安培力向上，ad边所受安培力向下，令bc边的磁感应强度为B2，ad边磁感应强度为B1，ab边和cd边的长度为L1，bc与ad边的长度为L2，从而求出线框所受合外力F合＝mg＋B1IL2－B2IL2＝ma，设线框向下运动的距离为x，则B1＝kx，B2＝k(x＋L1)，所以加速度a＝g－eq \f(kL1L2I,m)，所以当速度增大时，I增大，a减小，所以竖直方向上不是匀加速，C错误；由C选项可知加速度a＝g－eq \f(kL1L2I,m)，所以当I增大到一定值时，a＝0，此时竖直方向上将做匀速运动，而水平方向上也是匀速运动，速度的矢量和斜向右下方，所以线框最终斜向右下方做匀速运动，D正确． 2. (2021·南京、盐城二模)如图所示，金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直．ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略．一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行，不计一切摩擦．则( ) A. 金属框的速度逐渐增大，最终趋于恒定 B. 金属框的加速度逐渐减小，最终为零 C. 导体棒所受安培力逐渐增大，最终趋于恒定 D. 导体棒到金属框bc边的距离