专题突破(2)——电磁感应中的动力学问题（PPT）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

专题突破(二)——电磁感应中的动力学问题 核心素养方法 专题 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 典例剖析 小试牛刀 【例1】 【例2】 【例3】 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 在电磁感应中，力电综合的动力学问题难度大，特别是安培力随切割速度而变化的问题，一般情况下解题过程中要注重电路分析，通过电路分析，利用合适的规律得出回路电流，从而得出影响安培力的因素，进而转向受力分析与运动分析，再借助平均思想运用力与运动、冲量与动量、功与能量的观点解决这类问题。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 【例1】　足够长的光滑U形金属框架水平放置，宽为L，其上放一质量为m，电阻为r的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻器，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。现给金属棒一个向右的初速度v0，使金属棒开始运动，如图所示。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (1)当金属棒前进位移是x时，流过电阻R的电量是多少？ 【解析】 金属棒前进过程做加速度越来越小的减速运动，电动势逐渐减小，电流逐渐减小。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (2)金属棒前进的最大位移是多少？ 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (3)全过程电阻R上产生的焦耳热是多少？ 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 【例2】　足够长的光滑U形金属框架水平放置，宽为l，其上放一质量为m，电阻为r的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻器，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。现给金属棒一个向右的恒力F0，使金属棒由静止开始运动，当前进 t秒钟以后，恒力做的功为W，金属棒的速度稳定不变。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (1)当金属棒达到稳定速度时，金属棒的速度有多大？ 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (2)金属棒速度达到稳定之前，流过电阻R的总电量是多少？ 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (3)金属棒速度达到稳定之前，电阻R上产生的总热量是多少？ 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 【例3】　如图所示，竖直平面内有间距l＝40 cm、足够 长的平行直导轨，导轨上端连接一开关S，长度恰好等于 导轨间距的导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，导体棒 ab的电阻R＝0.40 Ω，质量m＝0.20 kg，导轨电阻不计， 整个装置处于与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝ 0.50 T，方向垂直于纸面向里，空气阻力不计，取重力加速度g＝ 10 m/s2。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (1)当t0＝0时，ab棒由静止释放，t＝1.5 s时，闭合开关S，求：①闭合开关S瞬间ab棒速度v的大小；②当ab棒向下的加速度a＝5 m/s2时，其速度v′的大小。 【答案】 ①v＝15 m/s　②v′＝10 m/s 【解析】 ①导体棒做自由落体运动，根据公式v＝gt＝15 m/s；②设导体棒以加速度a＝5 m/s2向下运动时所受的安培力为F安，速度为v′，根据牛顿第二定律有mg－F安＝ma，解得F安＝1.0 N，由F安＝BIl，E＝Blv′，E＝IR，解得v′＝10 m/s。 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 (2)若ab棒由静止释放，经过一段时间后闭合开关S，ab棒恰能沿导轨匀速下滑，求ab棒匀速下滑时电路中的电功率P。 【答案】 40 W 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 选修 第二册 [RJ] 方法解读 1．(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图甲中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上，t＝0时磁感应强度的方向如图甲所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示