第12章　命题点10　电磁感应中的动力学和能量问题-【南方凤凰台】2024高考物理（提高版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）课件

第十二章 电磁感应 命题点10　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 体系建构 体系建构 命题迁移 4 1 电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路 命题迁移 (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 命题迁移 (1) 初始时刻导体棒的加速度． 【解析】导体棒受到竖直向下的重力mg和竖直向上的拉力F，由牛顿第二定律得F－mg＝ma 命题迁移 (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 由平衡条件得F－mg－F安＝0 命题迁移 2 电磁感应中的能量与焦耳热问题 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 命题迁移 如图所示，间距L＝1 m、足够长的平行金属导轨倾角θ＝37°，底端接一阻值为R＝1 Ω 的电阻，质量m＝1 kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M＝3 kg的重物相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r＝1 Ω(其他电阻均不计)，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ＝0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B＝2 T，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，现将重物由静止释放． 2 命题迁移 (1) 求刚释放重物瞬间重物的加速度a. 答案：5 m/s2 【解析】刚释放重物瞬间，以重物为对象，根据牛顿第二定律得Mg－FT＝Ma 以金属棒为对象，根据牛顿第二定律得 FT－μmgcos θ－mgsin θ＝ma 解得a＝5 m/s2 命题迁移 (2) 求重物的最大速度v. 答案：10 m/s 【解析】重物和金属棒匀速运动时，重物的速度最大．因为重物匀速运动，细线的拉力等于重物的重力，以金属棒为对象，根据平衡条件得Mg＝FA＋μmgcos θ＋mgsin θ 金属棒切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv 根据安培力公式得FA＝BIL 解得重物的最大速度v＝10 m/s 命题迁移 (3) 重物下降h＝20 m时，其速度已经达到最大速度v，求电阻R上产生的热量． 答案：100 J 【解析】重物下降h＝20 m时，其速度已经达到最大速度v 根据能量守恒定律得 解得电阻R上产生的热量Q＝100 J 命题迁移 迁移内化 14 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 迁移内化 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 迁移内化 2. (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： 迁移内化 (1) 恒力的大小． 【解析】导体棒最终匀速运动，受力平衡 迁移内化 (2) 该过程中电阻R的焦耳热． 【解析】导体棒加速过程中，克服安培力做功为W，有 迁移内化 谢谢观赏 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 答案： 解得a＝ 答案： 稳定时的电流为I＝ 以上联立解得v＝ 根据闭合电路欧姆定律得I＝ Mgh＝μmghcos θ＋mghsin θ＋(M＋m)v2＋Q总 电阻R上产生的热量Q＝Q总 A. ab边刚进入磁场时，受到的安培力大小为 【解析】 导线框开始做自由落体运动有