2027届高考物理一轮复习课件：第12章 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题

该高中物理高考复习课件聚焦“电磁感应中的动力学、能量问题”专题，依据高考评价体系梳理了单棒-导轨、双棒-导轨模型的动力学分析及能量转化两大核心考点，通过例题解析明确动力学中加速度与速度关系、能量问题中焦耳热计算等高频考查方向，构建了“先电后力”“能量守恒”的解题框架，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题实例+思维链构建+素养提升”的复习策略，如以广东模拟双棒模型为例，运用科学思维中的模型建构和科学推理，剖析动量守恒与能量转化的综合应用，培养学生运动和相互作用观念。特设“破题步骤”和“易错点警示”，帮助学生掌握动态分析技巧，教师可据此实施精准复习，提升备考效率。

专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一　电磁感应中的动力学问题 能力 高分练 课中 关键能力·可视思维 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 角度一　单棒—导轨模型的分析 例1 (2026广东广州期末)如图所示,足够长的平行光滑金属导轨竖直放置,上端接有定值电阻R,整个装置处于垂直导轨平面的匀强磁场中。现将一金属棒从图示位置由静止释放,并开始计时,金属杆在下落过程中与导轨垂直且始终保持良好接触。设金属棒下落的加速度为a,速度为v,通过定值电阻的电荷量为q,金属棒产生的电动势为E,下落的位移为x,金属杆电阻不计,下列各物理量的关系图中正确的是(　　) B 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 解析 对金属杆,由牛顿第二定律有mg-BIL=ma,又有E=BLv,I=,解得a=g-,随着金属杆速度v的增大,加速度a逐渐减小,直到变为0做匀速直线运动,电动势E不可能一直增大,A、D错误;随着金属杆速度v的增大,加速度a逐渐减小,v-t图像的斜率减小,B正确;q=t=t=,q-x图像为正比例函数,C错误。故选B。 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 破题思维链 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 解题精要 1.电学对象和力学对象的相互关系 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 2.导体棒的动力学分析 电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用,从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。当安培力增大到与外力相等时,加速度为零,导体棒开始做匀速直线运动。 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 角度二　双棒—导轨模型的分析 例2 (多选)(2026广东广州模拟)如图所示,两根 相距为L的平行光滑细金属导轨NP、N'P'固定 在水平桌面上,在NN'及PP'之间存在竖直向上 的匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m、电阻 为r的导体棒b静止在导轨上的某处。质量为 2m、电阻为r的导体棒a以初速度v0沿导轨方向滑上导轨NP、N'P',经一段时间后两导体棒从PP'处先后水平飞出,落到地面时距PP'的水平位移大小之比为xa∶xb=2∶1。已知重力加速度为g,导体棒全程与导轨良好接触,导轨电阻不计。 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 下列说法正确的是(　　) A.导体棒a刚进入磁场瞬间,导体棒b的加速度大小为a2= B.在运动的全程中,流过导体棒a的电荷量为q= C.在运动的全程中,导体棒a中产生的焦耳热为 D.当导体棒b刚要从PP'飞出瞬间,两棒之间的距离为 BC 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 解析 导体棒a刚进入磁场瞬间,有=ma2,解得a2=,A错误;当两导体棒均在磁场中时,两者构成的系统动量守恒,满足2mv0=2mv1+mv2,又因为水平位移大小之比为xa∶xb=2∶1,所以v1=2v2,解得v1=,v2=,对导体棒b使用动量定理BL·Δt=mv2,q=Δt,解得q=,B正确;全程回路中产生的焦耳热为Q=×2m×2m,Qa=,解得Qa=,C正确;因为不知道初始a、b棒之间的距离,所以当导体棒b刚要从PP'飞出瞬间,两棒之间的距离没法求出,D错误。故选BC。 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 破题思维链 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 解题精要 1.导体棒常见运动情况的动态分析 明确v 　↓ E=Blv 　↓ I= 　↓ F安=BIl 　↓ F合=ma a、v 同向 v增大,若a恒定,拉力F增大 v增大,F安增大,若其他力恒定,F合减小,a减小,做加速度减小的加速运动→a=0,匀速直线运动 a、v 反向 v减小,F安减小,a减小→a=0,静止或匀速直线运动 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 2.两种状态的处理方法 加速度为零时,根据平衡条件进行分析;加速度不为零时,根据牛顿第二定律进行分析或结合功能关系进行分析。 考点一 考点二 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点二　电磁感应中的能量问题 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 角度一　安培力做功的计算 例3 (2026浙江杭州模拟)如图所示,有一对足够长的倾斜粗糙导轨,倾角θ=37°,间距L=1 m,动摩擦因数μ=0.5,导轨电阻不计。整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1 T。导轨上端接一阻值R=1 Ω的定值电阻,有一质量m=0.4 kg,r=0.1 Ω,长度也是L的金属棒放在导轨上,从静止释放,与导轨接触良好,g取10 m/s2。 (1)当金属棒的速度为0.55 m/s时, 求定值电阻R两端的电压U; (2)求金属棒能达到的最大速度vmax; (3)已知金属棒下降高度H=18.3 m的过程中早已达到最大速度,求此过程中电阻R上产生的热量。 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 答案 (1)0.5 V　(2)0.88 m/s　(3)22 J 解析 (1)当金属棒的速度为0.55 m/s时,导体棒切割磁感线产生感应电动势大小E=BLv=0.55 V,据闭合电路欧姆定律可得定值电阻R两端的电压U=R=0.5 V。(2)当导体棒匀速时,此时速度达最大,根据法拉第电磁感应定律得E=BLvmax,导体棒中的电流 I=,根据平衡条件有mgsin θ= BIL+Ff,且Ff=μmgcos θ,联立解得vmax=0.88 m/s。(3)根据能量守恒定律有mgH=+QR+Qr+μmgcos θ·,且,解得QR≈22 J。 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 破题思维链 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 解题精要 1.电磁感应现象中的能量转化 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 2.安培力做功的方法选择原则 (1)优先考虑能量守恒法,此方法思维难度低,计算简便。 (2)明确“功”是能量转化的量度。安培力做了多少功,就有多少其他形式的能(机械能或电能)发生了等量的转化。 (3)安培力做功的绝对值,必然等于整个回路上产生的总焦耳热。 3.求解焦耳热Q的三种方法 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 角度二　电磁感应中能量的转化 例4 (多选)(2026海南儋州测试)如图所示,两条相距d的足够长的平行光滑金属导轨位于同一水平面内,其左端接阻值为R的定值电阻。电阻为R、长为d的金属杆ab在导轨上以初速度v0水平向左运动,其左侧有边界为PQ、MN的匀强磁场,磁感应强度大小为B。该磁场以恒定速度v0匀速向右运动,金属杆进入磁场后,在磁场中运动t时间后达到稳定状态,导轨电阻不计, 则(　　 ) A.当金属杆刚进入磁场时,电流方向为顺时针 B.当金属杆刚进入磁场时,杆两端的电压为Bdv0 C.t时间后金属杆达到稳定状态时的速度等于0 D.t时间内金属杆所受安培力做的功等于0 ABD 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 解析 根据楞次定律可知当金属杆刚进入磁场时,电流方向为顺时针,A正确;当金属杆刚进入磁场时,杆相对于磁场的速度是2v0,切割磁感线产生的电动势为2Bdv0,则杆两端的电压大小为Bdv0,B正确;开始时根据楞次定律可知杆受到向右的安培力作用而做减速运动,当减速到0后,由于磁场依旧向右运动,则金属杆在安培力的作用下向右加速运动,直到杆与磁场的相对速度为0时,金属杆运动达到稳定状态,此时金属杆的速度为v0,t时间内金属杆所受安培力做的功W=ΔEk==0,C错误,D正确。故选ABD。 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 破题思维链 能量转化问题的分析程序 专题提升课18　电磁感应中的动力学、能量问题 考点一 考点二 $