第十章 链接高考11 利用力学“三大观点”解决电磁感应综合问题-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（老教材，人教版）

链接高考11　利用力学“三大观点”解决电磁感应综合问题 考点一　电磁感应中的动力学问题 [考点解读] 　感应电流在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律(共点力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等)． 1．力学对象和电学对象的相互关系 2．动态分析的基本思路 [典题例析] [典例1]　(2022·湖南卷，10T)如图，间距L＝1 m的U形金属导轨，一端接有0.1Ω的定值电阻R，固定在高h＝0.8 m的绝缘水平桌面上．质量均为0.1 kg的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为0.1 Ω，与导轨间的动摩擦因数均为0.1(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，导体棒a距离导轨最右端1.74 m．整个空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度大小为0.1T，用F＝0.5 N沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去F，导体棒a离开导轨后落到水平地面上．重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，不计其他电阻，下列说法正确的是(　　) A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为0.6 m B．导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变 C．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势 D．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为0.58C [解题指导]　(1)导体棒a在导轨上运动的过程中，根据楞次定律分析导体棒b运动趋势的方向 (2)根据导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，利用平衡关系求出导体棒a的速度 (3)由q＝·Δt＝求通过电阻R的电荷量 [解析]　BD　[导体棒a离开导轨时，导体棒b刚要运动，则BIbL＝μmg，则Ib＝1 A，导体棒a相当于电源，导体棒b与R并联且电阻相等，所以Ia＝2Ib＝2 A，设导体棒a离开桌面平抛的初速度为v0，又Ia＝，求得v0＝3 m/s，由平抛运动规律有h＝gt2，x＝v0t，代入数据解得x＝1.2 m，A错误；导体棒a离开导轨后与电路断开，没有电流，不受安培力，由平抛运动规律可知，水平分速度不变，则其感应电动势不变，B正确；导体棒a在导轨上运动时，导体棒b受向左的安培力，有向左运动的趋势，C错误；通过电阻R的电流是通过导体棒a电流的一半，则通过电阻R的电荷量是通过导体棒a电荷量的一半，则q＝·＝0.58 C，D正确．] [跟进题组] 1．(2021·全国甲卷，21)(多选)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍．现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示．不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平．在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是(　　) A．甲和乙都加速运动 B．甲和乙都减速运动 C．甲加速运动，乙减速运动 D．甲减速运动，乙加速运动 解析：AB　[设两线圈的边长为d，匝数为n.则感应电动势E＝nBdv，安培力F安＝nIdB＝ndB＝n2，由题意，两线圈的B、d、v都相同，n甲∶n乙＝2∶1.设导线长度为l，则l甲∶l乙＝2∶1，由于质量和密度相同，故两导线横截面积S甲∶S乙＝1∶2，由R＝ρ，可知，R甲∶R乙＝4∶1.最终由F安＝n2，得到F安甲＝F安乙，故甲乙进入磁场区域后，根据安培力与重力的大小关系，可能出现加速或减速的情况，甲乙运动情况相同，故A、B正确．] 考点二　电磁感应中的能量问题 [考点解读] 　电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程． 1．能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化 (2)求解焦耳热Q的三种方法 2．解决电磁感应能量问题的策略是“先源后路、先电后力，再是运动、能量”，即 [典题例析] [典例2]　(2021·天津等级考)如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L＝1 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成θ＝30°角，N、Q两端接有R＝1 Ω的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量m＝0.2 kg，电阻r＝1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝1 T．ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度v1＝0.5 m/s沿导轨向上开始运动，可达到最大速度v＝2 m/s。运动过程中拉力的功率恒