第11章　微专题14　电磁感应中的动力学和能量问题-【南方凤凰台】2024高考物理（基础版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）课件

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 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 5A导学案 高考一轮复习 物理 1 1 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． 　　　(2022·海安、南外、金陵三校联考)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，电阻R与两导轨相连，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m，电阻不计的导体棒MN，在竖直向上的恒力F作用下，由静止开始沿导轨向上运动．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求： 1 (1) 初始时刻导体棒的加速度． (2) 当流过电阻R的电流恒定时，求导体棒的速度大小． 【解析】导体棒在拉力、重力和安培力的作用下，做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，达到稳定状态即做匀速运动，此时电流恒定，设此时速度为v，导体棒产生的电动势为E＝BLv 受到的安培力为F安＝BIL 类题固法1　 1. 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(　　) B 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 2. 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边的距离逐渐增大，最终趋于恒定 C 2 电磁感应中的能量、焦耳热问题 1. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 2. 能量转化及热量的求法 (1) 能量转化 (2) 求解热量Q的三种方法 　　　(2023·南京学情调研)如图所示，两根固定的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ间距为L，其电阻不计，M、P两端接有阻值为R的电阻．一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终接触良好，已知ab的质量为m，电阻为r，整个装置处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中．ab棒在水平向右的恒定拉力作用下，以初速度v0沿导轨向右运动，运动距离为x时达到最大速度vm.已知导体棒与两导轨间动摩擦因数为μ，重力加速度为g.求： 2 (1) 恒力的大小． 【解析】导体棒最终匀速运动，棒受力平衡 F＝BIL＋μmg (2) 该过程中电阻R产生的热量． 类题固法2　 1. (2022·南师附中开学考)两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，用长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体．距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场．磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大．把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力．下列说法中正确的是(　　) D B. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C. 通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率 D. 调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变 2. (2022·南京六校期初调研)如图所示，MN、PQ为间距L＝0.5 m、足够长的平行导轨，导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°，N、Q间连接有一个阻值R＝1 Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0＝1 T．将一根质量为m＝0.5 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好．现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度．金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.50，金属棒沿导轨下滑过程中始终与