2023届高考物理一轮复习学案 36 电磁感应中的动力学与能量问题

高三 物理 学案 班级 姓名 36电磁感应中的动力学与能量问题 【自主学习】 一、电路分析 1、确定电路电源感应电动势 2、分析电路结构串并联关系 3、电源两端电压 。 4、感应电流方向的判断： 。 5、电路中电势高低的判断： 。 二、力与运动分析（常见于导体切割磁感线类的 电动势问题） 1、平衡态：导体静止或做匀速直线运动， 。 2、非平衡态：导体的加速度不为零， ；若导体杆做 运动，还可以结合运动学公式解决问题。 3、最终速度：电磁感应中导体杆达到最终速度（最大速度）都指导体运动状态为 。 4、电磁感应中的安培力： (1)安培力大小：感应电动势 ，感应电流 ，导体杆所受安培力 ， 由此可见导体杆做 运动时，为恒力；做 运动时，为变力。 (2)安培力方向：①先判断感应电流方向，再根据 判断安培力方向；②根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向 。 三、能量分析 1、电磁感应现象中能量的转化： （1）安培力做 功，电能转化为机械能。（如电动机） （2）安培力做 功，机械能转化为电能，再经电流做功转化为内能，产生焦耳热。（如发电机） 电磁感应现象中整个电路产生的电能（焦耳热）等于 所做的功，即Q总= 。 2、电磁感应中焦耳热的三种求解方法 （1）焦耳定律： 。 此方法适用于电流I 。 （2）功能关系：Q总=W克服安培力。 ①W克服安培力的求解方法有： 。 ②此方法适用于电流I 。 （3）能量守恒定律：或Q总=∆E其它形式能减少量 此方法适用于电流I 。 四、通过导体横截面的电荷量两种求解方法： （1）定义法：q=I∆t，I= ，E= ，三公式联立得q= 。 （2）动量定理：-BILt+ … =Ek2-Ek1，即-BLq+ … =Ek2-Ek1。 【针对训练】 1、图甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m，的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁感应强度随时间的变化如图乙，导体棒PQ始终静止，在0～t1时间内（　　） A. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向上 B. 导体棒PQ所受安培力的方向始终沿轨道斜面向下 C. 导体棒PQ受到的摩擦力可能一直增大 D. 导体棒PQ受到的摩擦力可能先减小后增大 2、如图（甲）所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为1.0m，左端连接阻值R=4.0Ω的电阻，匀强磁场磁感应强度B=0.5T、方向垂直导轨所在平面向下。质量m=0.2kg、长度l=1.0m、电阻r=1.0Ω的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好，t=0时对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的v－t图像如图（乙）所示，其余电阻不计、则（　　） A．t=0时刻，外力F水平向右，大小为0.7N B．3s内，流过R的电荷量为3.6C C．从t=0开始，金属杆运动距离为5m时电阻R两端的电压为1.6V D．在0~3.0s内，外力F大小随时间t变化的关系式是F=0.1+0.1t（N） 3、如图所示，平行光滑金属导轨固定在竖直面内，导轨间距为1m，上端连接阻值为2的定值电阻，虚线的上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2T，质量为1kg的导体棒套在金属导轨上与导轨接触良好，现给导体棒一个向上的初速度，当其刚好越过虚线时速度为20m