第四板块 层级Ⅱ微专题Ⅱ-1 电磁感应中的动力学、能量、动量问题（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

层级Ⅱ　强化“科学思维”•强调应用建模•综合考法“精细研” 微专题 Ⅱ－1 电磁感应中的动力学、能量、动量问题 01 02 03 目 录 命题视角(一)　电磁感应中的动力学问题 命题视角(二)　电磁感应中的能量问题 命题视角(三)　电磁感应中的动量问题 3 01 命题视角(一)　电磁感应中的 动力学问题 [典例示法] [典例]　(2023·山东高考)(多选)足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1 m,电阻不计。质量为1 kg、长为1 m、电阻为1 Ω的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好。Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，其中B1＝2 T，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0.1 kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并 做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度v1＝2 m/s，CD的速度为v2，且v2>v1，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取10 m/s2，下列说法正确的是(　 ) A．B2的方向向上　　　 B．B2的方向向下 C．v2＝5 m/s D．v2＝3 m/s [答案]　BD [思维建模] “四步法”分析电磁感应中的动力学问题 [应用体验] 1．(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 答案：AB　 2．(2023·四川广元模拟)如图，光滑斜面的 倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab 边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为 m，电阻为R，线框通过细棉线绕过光滑的滑轮 与重物相连，重物质量为M，斜面上ef线(ef平行 底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行底边，则下列说法正确的是(　 ) 答案：D 02 命题视角(二)　电磁感应中的 能量问题 [解析]　(1)ab边进入磁场前，对线框进行受力分析，在水平方向有max＝Fcos θ 代入数据得ax＝20 m/s2 在竖直方向有may＝Fsin θ－mg 代入数据得ay＝10 m/s2。 (2)根据题意，从ab边进入磁场开始，ab边在竖直方向切割磁感线；ad边和bc边的一部分也开始进入磁场，且在水平方向切割磁感线，但ad和bc边的切割磁感线部分产生的感应电动势相互抵消，则整个回路的电源为ab。根据右手定则可知回路的电流方向为adcba，则ab边受到的安培力竖直向下，ad边受到的安培力水平向右，bc边受到的安培力水平向左，则ad边和bc边受到的安培力相互抵消，故线框abcd受到的安培力的合力为ab边受到的竖直向下的安培力。从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运动，有 [答案]　(1)20 m/s2　10 m/s2　(2)0.2 T　0．4 J　(3)1.1 m [思维建模] 能量转化关系及焦耳热的求法 1．能量转化关系 2．求解焦耳热Q的三种方法 (1)应用焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变的情况。 (2)应用功能关系：Q＝W克服安培力，电流变或不变都适用。 (3)应用能量守恒的观点：Q＝ΔE其他能的减少量，电流变或不变都适用。 [应用体验] 1．(2023·北京高考)如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。 线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是(　 ) A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 答案：D 答案：C 3．(2022·全国乙卷)如图，一不可伸长的细绳的 上端固定，下端系在边长为l＝0.40 m的正方形金属 框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下 方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ＝5.0×10－3Ω/m；在t＝0到t＝3.0 s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)＝0.3－0.1t(SI)。求： (1)t＝2.0 s时金属框所受安培力的大小； (2)