2020年高考物理一轮总复习第十章第四讲电磁感应中的动力学和能量问题教案

第四讲电磁感应中的动力学和能量问题
热点一电磁感应中的动力学问题 (师生共研)
1．两种状态及处理方法
3．动态分析的基本思路
解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度最大或最小的条件．具体思路如下：
[典例1] (2019·云南华宁二中摸底)如图甲所示，电流传感器(相当于一只理想电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I－t图象．电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽L＝1.0 m，与水平面的夹角θ＝37°.轨道上端连接阻值R＝1.0 Ω的定值电阻，金属杆MN长与轨道宽相等，其电阻r＝0.50 Ω，质量m＝0.02 kg.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，让金属杆从图示位置由静止开始释放，杆在整个运动过程中与轨道垂直，此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的I－t图象．重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，试求：
(1)t＝1.2 s时电阻R的热功率；
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小；
(3)t＝1.2 s时金属杆的速度大小和加速度大小．
解析：(1)t＝1.2 s时电流I1＝0.15 A
P＝I21R＝0.022 5 W
(2)电流I2＝0.16 A时电流不变，棒做匀速运动
BI2L＝mg sin37°，求得B＝0.75 T
(3)t＝1.2 s时，电源电动势E＝I1(R＋r)＝BLv
代入数据v＝0.3 m/s
mg sin 37°－BI1L＝ma
解得：a＝0.375 m/s2.
答案：(1)0.022 5 W (2)0.75 T (3)0.3 m/s 0.375 m/s2
[反思总结]
用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题
解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下：
1－1.[动力学问题] (多选)用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(r≪R)的圆环．圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B，圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则( )。