第十一章 微专题14 电磁感应中的动力学和能量问题-【南方凤凰台】2024高考物理一轮复习导学案 广东（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） 高考一轮复习·南方凤凰台·物理 1 热点突破 ⁠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思路 热点突破 2.两种状态及处理方法 状态 特点 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 热点突破 3.电磁感应中的动力学临界问题 （1）应通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态. （2）思路 导体受外力运动感应电动势⁠感应电流导体受安培力合外力变化⁠加速度变化速度变化临界状态列式求解. 热点突破 ⁠（2023·仲元中学）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与两导轨连接，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在竖直向上的大小不变的力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，且始终保持水平，不计导轨的电阻.求： （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、拉力F， 由牛顿第二定律得F－mg＝ma 解得a＝ 热点突破 （2）若流过电阻R的电流不变，求导体棒的速度大小. 解析：导体棒在拉力和重力的作用下，做加速度减小的加速运动， 当加速度为零时，达到稳定状态，做匀速运动，此时电流不变， 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 稳定时的电流为I＝ 由平衡条件得F－mg－F安＝0 联立解得v＝ 热点突破 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，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是（　B　） A.ab边刚进入磁场时，受到的安培力大小为 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 B 热点突破 解析：导线框开始做自由落体运动，有v2＝2gh，ab边刚进入磁场时有E＝BLv，I＝，此时受到的安培力大小F＝BIL＝，选项A错误；若导线框进入磁场的过程中，受到的安培力一直小于其受到的重力，则导线框的速度增大，选项B正确，C错误；导线框通过磁场下边界时，受到的安培力可能小于其受到的重力，下落的速度可能增大，选项D错误. 热点突破 2.（多选）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ互相平行，间距为L，构成“U”形平面，该平面与水平面夹角θ为（0°＜θ＜90°），磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直，导轨电阻不计，上端接入阻值为R的定值电阻.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，ab棒质量为m，接入电路的电阻为r.则金属棒ab沿导轨下滑过程中（　AC　） A.最大加速度为gsinθ B.当棒下滑速度为v时，其两端电压为BLv C.所受安培力不大于mgsinθ D.下滑速度大小一定小于mgsinθ AC 热点突破 解析：根据牛顿第二定律可得mgsinθ－F安＝ma，由题可知，开始滑动时安培力为零，此时加速度最大，为gsinθ，故A正确；由法拉第电磁感应定律可得，当棒下滑速度为v时，产生的感应电动势为BLv，根据闭合电路欧姆定律可得，金属棒两端电压为BLv，故B错误；金属棒下滑时，安培力增大，加速度减小，当加速度为零时，安培力达到最大值，为mgsinθ，故C正确；当安培力等于mgsinθ时，金属棒做匀速运动，此时速度最大，有mgsinθ＝，解得最大速度为vm＝，则下滑速度大小一定小于，故D错误. 热点突破 3.（2022·佛山质检）如图是一种矿井直线电机提升系统的原理图，在同一竖直平面的左右两边条形区域内，有垂直平面向里和向外交替的匀强磁场，每块磁场区域的高度均为L、磁感应强度大小均为B.梯箱左右两边通过绝缘支架均固定有边长为L、匝数为n、总电阻为R的正方形导线框，线框平面与磁场垂直，上下两边水平.导线框、支架以及梯箱等的总质量为M.电机起动后两边磁场均以速度v沿竖直轨道向上匀速运动.忽略一切阻力，梯箱正常运行时防坠落装置与轨道间没有相互作用.求： 热点突破 　（1）电机从图示位置启动，此时导线框ABCD：①相对磁场的运动方向.②哪条边会产生感应电动势.③感应电流的方向. 解析：①由于电机起动后两边磁场均以