2023届高考物理二轮小专题复习学案： 专题70电磁感应与动力学、能量的综合问题

专题70电磁感应与动力学、能量的综合问题 【知识梳理】 一、电磁感应中的电路问题 1．电磁感应中的电源 (1)做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路相当于 ． 电动势：E＝Blv或E＝n，这部分电路的阻值为电源 ． (2)用右手定则或楞次定律与安培定则结合判断，在电源内部感应电流 极流向 极． 2．分析电磁感应电路问题的基本思路 3．电磁感应中电路知识的关系图 二、电磁感应中的动力学问题 1．导体的两种运动状态 (1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件列式分析． (2)导体的非平衡状态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析． 2．用动力学观点解答电磁感应问题的一般步骤 3．导体常见运动情况的动态分析 v ↓ E＝Blv ↓ I＝ ↓ F安＝BIl ↓ F合= 若F合＝0 匀速直线运动 若F合≠0 ↓ F合＝ma a、v同向 v增大，若a恒定，拉力F增大 v增大，F安增大，a减小，做加速度 的 运动，减小到a＝0，做 直线运动 a、v反向 v减小，F安减小，a减小，做加速度 的 运动，当a＝0，静止或匀速直线运动 三、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Q的三种方法 3．应用功能关系或能量守恒解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相互转化； (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解． 四、电磁感应综合问题的常用分析方法 电磁感应中的动力学与能量问题常出现的模型有两个：一是线框进出磁场；二是导体棒切割磁感线运动．两类模型都综合了电路、动力学、能量知识，有时还会与图像结合，所以解题方法有相通之处．可参考下面的解题步骤： 【专题练习】 1．如图所示，平行光滑金属导轨水平放置，导轨间距为，左端连接一阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。导体棒置于导轨上，其电阻为，长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为的水平拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度大小为。在导体棒向右匀速移动的过程中（　　） A．导体棒中感应电流的方向为 B．导体棒两端的电势差大小为 C．电阻消耗的电能为 D．拉力对导体棒做功的功率为 2．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。水平U型导体框左端接一阻值为R的电阻，导体棒ab质量为m、电阻为r，垂直导轨置于导体框上，导体框宽度为L，导体棒与导轨接触良好。不计导体框的电阻和导体棒与导体框间的摩擦。ab棒以水平向右的初速度v0开始运动，最终停在导体框上。此过程中说法正确的是（　　） A．导体棒做匀减速直线运动 B．导体棒中感应电流的方向为a→b C．刚开始运动时，ab两端电压为BLv0 D．电阻R消耗的总电能为 3．如图所示，有一边长为L的正方形导线框abcd，质量为m，距一有界匀强磁场上边界h处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边cd刚刚开始传出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是L，已知重力加速度为g，则能用物理量m，g，h，L求得（　　） A．线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热 B．线框在穿越匀强磁场过程中通过导线横截面的电量 C．线框的电阻 D．匀强磁场的磁感应强度 4．如图所示，电阻为R的金属棒ab，从图示位置分别以速度、沿电阻不计的光滑轨道匀速滑到虚线处。若，则两次移动棒的过程中（    ） A．回路中感应电流之比 B．回路中产生热量之比 C．外力做功的功率之比 D．回路中通过截面的总电荷量之比 5．如图所示，和是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆，金属杆具有一定的质量和电阻。开始时，开关S处于断开状态，让杆由静止开始自由下落，一段时间后将开关S闭合。闭合开关S后，下列说法正确的是（　　） A．杆可能做匀速直线运动 B．杆可能做匀加速直线运动 C．杆下落过程机械能守恒 D．杆受到安培力对杆做正功 6．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒在MN与PQ之间部分的电阻为R，当ab棒沿导轨下滑的距离为x时，棒的速度大小为v。则在这一过程中（　　） A．金属棒ab做匀加速运动 B．通过金属棒ab横截面的