高考物理一轮复习 专题8 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题课件
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高三总复习物理课件 电磁感应中的动力学、能量和动量问题
电磁感应中的动力学、能量和动量问题
01
着眼“四翼” 探考点
题型·规律·方法
02
聚焦“素养” 提能力
巧学·妙解·应用
01
着眼“四翼” 探考点
题型·规律·方法
考点一 电磁感应中的动力学问题[互动共研类] 1．两种状态及处理方法
状态
特征
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
分析有 mg－BR2l阻2v＝ma，又 R 阻＝ρSl ＝ρ2ππrR2 ，m＝d·2πR·πr2，l＝2πR，可解 得加速度 a＝g－Bρ2vd，选项 C 错误；当重力等于安培力时速度达到最大，由平衡条 件得 mg＝B2Rl2阻vm可得 vm＝ρBg2d，选项 D 正确。
答案：AD
考点二 电磁感应中的能量问题[互动共研类]
根据牛顿第二定律结合运动学公式进行分析
2．抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流 I、切割速度 v
[例 1] 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨 MN、PQ 平行放置在倾角为 θ 的绝 缘斜面上，两导轨间距为 L，M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻，一根质量为 m 的均 匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁 场中，磁场方向垂直于斜面向下。导轨和 ab 杆的电阻可忽略，让 ab 杆沿导轨由静止 开始下滑，导轨和 ab 杆接触良好，不计它们之间的摩擦。(重力加速度为 g)
()
A．此时在圆环中产生了(俯视)顺时针方向的感应电流 B．圆环因受到了向下的安培力而加速下落
C．此时圆环的加速度 a＝Bρ2vd
D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度 vm＝ρBg2d
01
着眼“四翼” 探考点
题型·规律·方法
02
聚焦“素养” 提能力
巧学·妙解·应用
01
着眼“四翼” 探考点
题型·规律·方法
考点一 电磁感应中的动力学问题[互动共研类] 1．两种状态及处理方法
状态
特征
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
分析有 mg－BR2l阻2v＝ma，又 R 阻＝ρSl ＝ρ2ππrR2 ，m＝d·2πR·πr2，l＝2πR，可解 得加速度 a＝g－Bρ2vd，选项 C 错误；当重力等于安培力时速度达到最大，由平衡条 件得 mg＝B2Rl2阻vm可得 vm＝ρBg2d，选项 D 正确。
答案：AD
考点二 电磁感应中的能量问题[互动共研类]
根据牛顿第二定律结合运动学公式进行分析
2．抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流 I、切割速度 v
[例 1] 如图甲所示，两根足够长的直金属导轨 MN、PQ 平行放置在倾角为 θ 的绝 缘斜面上，两导轨间距为 L，M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻，一根质量为 m 的均 匀直金属杆 ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁 场中，磁场方向垂直于斜面向下。导轨和 ab 杆的电阻可忽略，让 ab 杆沿导轨由静止 开始下滑，导轨和 ab 杆接触良好，不计它们之间的摩擦。(重力加速度为 g)
()
A．此时在圆环中产生了(俯视)顺时针方向的感应电流 B．圆环因受到了向下的安培力而加速下落
C．此时圆环的加速度 a＝Bρ2vd
D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度 vm＝ρBg2d
2020届高三物理一轮复习课件：电磁感应中的动力学、能量和动量问题
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[思路点拨]
分别画出金属杆进入磁场前、后的受力示意图，有 助于快速准确的求解问题。
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[解析] 二定律得 ma＝F－μmg① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有 v＝at0② 当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律， 杆中的电动势为 E＝Blv③ 联立①②③式可得
返回
[解析]
根据楞次定律，可判断ab中感应电流方向从a到b，A
错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应定律，感应电动 势恒定不变，感应电流I恒定不变，B错误；安培力F＝BIL，由于 I、L不变，B减小，所以ab所受的安培力逐渐减小，根据力的平衡 条件，静摩擦力逐渐减小，C错误，D正确。
[答案]
D
(1)末速度的大小v； (2)通过的电流大小I； (3)通过的电荷量Q。
[解析]
(1)金属棒做匀加速直线运动，
返回
根据运动学公式有 v2＝2as 解得 v＝ 2as。 (2)金属棒所受安培力 F 安＝IdB 金属棒所受合力 F＝mgsin θ－F 安 根据牛顿第二定律有 F＝ma mgsin θ－a 解得 I＝ 。 dB v (3)金属棒的运动时间 t＝a， 通过的电荷量 Q＝It mgsin θ－a 2as 解得 Q＝ 。 dBa mgsin θ－a [答案] (1) 2as (2) dB
第4节
电磁感应中的动力学、能量和 动量问题
目 录
一
研究好——题型· 考法· 技巧
二
查缺漏——盲点· 短板· 妙法
三
课时跟踪检测
返回
一
研究好——题型· 考法· 技巧
返回
高考对本节内容的考查常以压轴计算题的形式呈现， 即便以选择题的形式考查，通常题目难度也较大，因为这 类题目可以说是以电磁感应为载体，把直线运动、相互作 用、牛顿运动定律、机械能、动量、电路、磁场，甚至包 括电场和交变电流等力学、电学知识全部综合到一起进行 考查。
高考物理大一轮复习 10.4 专题8 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题课件
1
能守恒,则Ep=2×
,
0 2
2
解得v0=4 m/s
ab 棒经 t1=
0
=
16
4
s=4 s 进入磁场,
此时磁感应强度为B1=(2+0.5×4) T=4 T
ab棒切割磁感线,产生感应电动势E=B1dv0
1 2 2 0
ab 棒受到的安培力 F 安=
2
=1.6 N,方向水平向左
由牛顿第二定律得F安-F=ma
-12-
基础夯实
考点(kǎo
diǎn)一
考点(kǎo
考点(kǎo
diǎn)二
diǎn)三
思维点拨(1)棒被弹开后,ab在进入磁场前做什么运动?刚进入磁场时磁感应
强度如何确定?
(2)ab棒什么时间速度刚减为零?此时磁感应强度为多大?cd棒处于什么位置?
速度是多大?
提示：(1)匀速直线运动 B=2+0.5t
圆环最终要在如图中 A、C 位置间摆动,因为此时圆环中的磁通量不
场区域边界上,如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放,下摆过程
再发生改变,圆环中不再有感应电流产生,A
错误。由几何关系可知,
中金属圆环所在平面始终与磁场垂直。已知重力加速度为g,不计空气阻力及其他
圆环在
A、C 位置时,其圆心与 O)1、O2 的距离均为 l+r,则圆环在 A、
1
C
D.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为2mg(l+r)
关闭
12/9/2021
解析
解析
第七页，共三十三页。
答案
答案
基础夯实
考点(kǎo
diǎn)一
考点(kǎo
能守恒,则Ep=2×
,
0 2
2
解得v0=4 m/s
ab 棒经 t1=
0
=
16
4
s=4 s 进入磁场,
此时磁感应强度为B1=(2+0.5×4) T=4 T
ab棒切割磁感线,产生感应电动势E=B1dv0
1 2 2 0
ab 棒受到的安培力 F 安=
2
=1.6 N,方向水平向左
由牛顿第二定律得F安-F=ma
-12-
基础夯实
考点(kǎo
diǎn)一
考点(kǎo
考点(kǎo
diǎn)二
diǎn)三
思维点拨(1)棒被弹开后,ab在进入磁场前做什么运动?刚进入磁场时磁感应
强度如何确定?
(2)ab棒什么时间速度刚减为零?此时磁感应强度为多大?cd棒处于什么位置?
速度是多大?
提示：(1)匀速直线运动 B=2+0.5t
圆环最终要在如图中 A、C 位置间摆动,因为此时圆环中的磁通量不
场区域边界上,如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放,下摆过程
再发生改变,圆环中不再有感应电流产生,A
错误。由几何关系可知,
中金属圆环所在平面始终与磁场垂直。已知重力加速度为g,不计空气阻力及其他
圆环在
A、C 位置时,其圆心与 O)1、O2 的距离均为 l+r,则圆环在 A、
1
C
D.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为2mg(l+r)
关闭
12/9/2021
解析
解析
第七页，共三十三页。
答案
答案
基础夯实
考点(kǎo
diǎn)一
考点(kǎo
2024届高考一轮复习物理课件(新教材粤教版)：电磁感应中的动力学和能量问题
电磁感应中的能量问题
1.电磁感应中的能量转化 其他形式的能量 ――克――服―安――培――力――做―功―→ 电能 ―电――流――做――功→ 焦耳热或其他形式的能量
2.求解焦耳热Q的三种方法
3.解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)； (2)弄清电磁感应过程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相互转化； (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解.
2.用动力学观点解答电磁感应问题的一般步骤
3.导体常见运动情况的动态分析
v ↓ E＝Blv ↓ I＝R＋E r ↓ F安＝BIl ↓
F合
若F合＝0
匀速直线运动 v增大，若a恒定，拉力F增大
若F合≠0 ↓
F合＝ma
a、v同向 v增大，F安增大，F合减小，a减小， 做加速度减小的加速运动，减小到
a＝0，匀速直线运动
A.拉力F是恒力
√B.拉力F随时间t均匀增加 √C.金属杆运动到导轨最上端时拉力F为12 N √D.金属杆运动的加速度大小为2 m/s2
t时刻，金属杆的速度大小为v＝at，产生的感应电动势为E＝Blv， 电路中的感应电流 I＝BRlv，金属杆所受的安培力大小 为 F 安＝BIl＝B2Rl2at， 由牛顿第二定律可知外力 F＝ma＋mgsin 37°＋B2Rl2at， F 是 t 的一次函数，选项 A 错误，B 正确；
答案
4 gm2R2 2L0L14
导线框匀速进入磁场时，受力平衡，受力情况如图所示. 根据平衡条件有FT＝F安＋mgsin θ 其中F安＝BIL1 I＝ER E＝BL1v 导线框与木块通过细线相连，线框匀速进入磁场时，木块匀速下降， 根据平衡条件有FT＝mg 对导线框和木块构成的系统，进入磁场前二者一起做匀加速直线运 动，根据牛顿第二定律有mg－mgsin θ＝2ma
物理一轮复习课件： 电磁感应中动力学、动量和能量问题
关
课
键
后
能
限
力
时
全 突
集
破
训
返 首 页
[跟进训练]
电磁感应中的平衡问题
关
1.(2016·全国卷Ⅰ)如图所示，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上 课
键
后
能 力
沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质
限 时
全
突 破
量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回
集 训
时
全 突
集
破
训
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；
(2)金属棒运动速度的大小。
返 首 页
[解析](1)设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大
小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持
关
课
键 能
力大小为N2。对于ab棒，由力的平衡条件得
后 限
力
全 突
2mgsin θ＝μN1＋T＋F
棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触
发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝
0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求：
关
课
键
后
能
限
力
时
全 突
集
破
训
返 首 页
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；
关
课
键 能
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；
集 训
据能量守恒定律，金属杆从刚进入磁场Ⅰ到刚进入磁场Ⅱ过程动能
变化量为0，重力做功为2mgd，则金属杆穿过磁场Ⅰ产生的热量Q1
2022年高三总复习物理课件 电磁感应中的动力学、动量和能量问题
解析：(1)导体棒受到竖直向下的重力mg、拉力F，由牛顿第二 返回
定律得F－mg＝ma，解得a＝F－mmg。
(2)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，达到稳定状态即做匀速运动，此时电流恒
定，设此时速度为v，
于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置
始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，
且与bc边保持平行。经过一段时间后
()
A．金属框的速度大小趋于恒定值 B．金属框的加速度大小趋于恒定值 C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值 D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值
返回
边的距离x＝vt－v′t＝Δvt随时间的增大而增大，选项D错误。 [答案] BC
【对点训练】
返回
1．[电磁感应中水平面内的动力学问题] (多选)如图所示，M、N为同一水平面内的两条平行长直导 轨，左端串联电阻R，金属杆ab垂直导轨放置，金属杆和导 轨的电阻不计，杆与导轨间接触良好且无摩擦，整个装置处
回路中产生的感应电动势E＝BL(v－v′)，由闭合电路欧姆定律
可得I＝
E R
＝
BLv－v′ R
，F安＝BIL，可得金属框bc边所受安培
力和导体棒MN所受的安培力大小均为F安＝B2L2vR－v′，二者
返回
加速度之差Δa＝a1－a2＝F－m1F安－Fm安2＝mF1－F安m11＋m12，随着它 们各自所受安培力的增大，二者加速度之差Δa减小，当Δa减小
公式进行分析
返回
2．抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流I、切 割速度v，“四步法”分析电磁感应中的动力学问题
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[例1] (多选)(2020·全国卷Ⅰ)如图，U形光滑金属框abcd置
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