电磁感应中的能量及动量问题PPT课件
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电磁感应动力学、能量、动量-高二物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
考法(三) 斜面上的动力学问题
3.（多选）如图所示，平，相距L＝0.4m，导轨所在平面与水平面的夹角为30°，
其电阻不计。把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，
并使棒的两端都与导轨良好接触。已知两金属棒的质量均为m＝0.1 kg、电阻均为
R＝0.2Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5
(1)金属棒运动的最大速率v；(2)金属棒在磁场中速度为V/2 时的加速度大小；(3)金属棒在磁场区域运动过程中，电阻 R上产生的焦耳热。
提能点(三) 电磁感应中的能量与动量问题
1．导体棒在磁场中做非匀变速运动的问题中，应用动量定理 可以解决牛顿运动定律不易解答的问题。
2．在相互平行的光滑水平轨道间的双导体棒做切割磁感线运动 时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，若不受其他外力， 两导体棒的总动量守恒，解决此类问题应用动量守恒定律解答往 往比较便捷。
电磁感应中的动力学临界问题的分析思路
(1)解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中 的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件。
[针对训练]
1．(2021·运城模拟)(多选)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速 度，其原理示意图如图所示。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为L， 导轨间存在垂直于导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨电阻不计。 炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态， 并与导轨良好接触。首先将开关S接1，使电容器完全充电。然后将开关S接至2, MN达到最大速度vm后离开导轨。这个过程中( BD )
祝同学们学习愉快
电磁感应中的“单杆＋电容””模型
高考物理专题复习电磁感应中的能量与动力学问题精品PPT课件
(1)金属杆ab运动的最大速度； (2)金属杆ab运动的加速度为 R上的电功率；
时，1 g电sin阻
2
(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程 中，克服安培力所做的功.
图9-4-4
(1)当杆达到最大速度时F=mgsinθ
安培力F=Bid
感应电流
I
E R
r
感应电动势E=Bdvm
mg R r sin
金属圆环在下落过程中的环面始终保持水平，速度越来越大，最终 稳定为某一数值，称为收尾速度．不计空气阻力，求：
(1)圆环中感应电流的方向； (2)圆环收尾速度的大小．
图941
解析：1 根据楞次定律可知，感应电流的方向为
顺时针(俯视观察)．
2 圆环下落高度为y时的磁通量为
d2
d2
F BS B 4
B0 1 ky
(3)在线框向上刚进入磁场到刚离开磁场的 过程中，根据能量守恒定律可得
1 2
m
2v1
2
1 2
mv12
mg b a Q
f
(b
a)
解得：
Q
3m mg
f mg
2B4a4
f
R2
mg b
a
f
(a
b)
点评:用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小 和方向；画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式；分析导体 机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的 变化所满足的方程．
如图9-4-4所示，MN、PQ两 条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定， 轨距为d.空间存在匀强磁场.磁场方向垂直 于轨道平面向上，磁感应强度为B，P、M 间接阻值为R的电阻.质量为m的金属杆ab 水平放置在轨道上，其有效电阻为r.现从静 止释放ab，当它沿轨道下滑距离x时，达到 最大速度.若轨道足够长且电阻不计，重力 加速度为g.求：
高考物理总复习 第十章 第4节 电磁感应中的动力学和能量、动量问题课件
12/9/2021
第四页，共四十九页。
A．ab 中的感应电流方向由 b 到 a B．ab 中的感应电流逐渐减小 C．ab 所受的安培力保持不变 D．ab 所受的静摩擦力逐渐减小
12/9/2021
第五页，共四十九页。
[解析] 根据楞次定律，感应电流产生的磁场向下，再根据安 培定则，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
12/9/2021
第二十七页，共四十九页。
【题组突破】 1．(2019·青岛调研)如图，间距为 L，电阻不计的足够长平行 光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为 R 的电阻连接， 导轨上横跨一根质量为 m，电阻也为 R 的金属棒 ab，金属棒与 导轨接触良好．整个装置处于竖直向上、磁感应强度为 B 的匀 强磁场中．现金属棒在水平拉力 F 作用下以速度 v0 沿导轨向右 匀速运动．下列说法正确的是( )
代入数据得 q＝73 C.
12/9/2021
第二十五页，共四十九页。
(3)由能量守恒定律可知杆 a、b 中产生的焦耳热为 Q＝magh＋12mbv20－12(mb＋ma)v′2＝1661 J 杆 b 中产生的焦耳热为 Q′＝2＋5 5Q＝1165 J.
[答案] (1)5 s (2)73 C (3)1165 J
12/9/2021
第二十二页，共四十九页。
(1)杆 a 在弧形轨道上运动的时间； (2)杆 a 在水平轨道上运动过程中通过其截面的电荷量； (3)在整个过程中杆 b 产生的焦耳热．
电磁感应中的能量及动量问题课件
答案与解析
答案1
感应电动势E = BLv，其中B是磁场强度，L是导线在磁场中的有效长度，v是导线在磁场中的速 度。
解析1
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E与磁通量变化率成正比，即E = ΔΦ/Δt。当导线在均匀 磁场中运动时，磁通量Φ = BLx，其中x是导线在磁场中的位置。由于导线以速度v向右运动，磁
通量随时间变化，即ΔΦ/Δt = BLv。因此，感应电动势E = BLv。
答案2
感应电动势E = 2ωBS，其中B是磁场强度，S是线圈在磁场中的面积，ω是线圈旋转的角速度。
答案与解析
解析2
当矩形线圈在均匀磁场中旋转时，线圈中的磁通量随时间变化，产生感应电动势。线圈 在磁场中的面积S和线圈的匝数N决定了感应电动势的大小。因此，感应电动势E = N × 2ωBS。
械能向电能的转换。
变压器
总结词
变压器是利用电磁感应原理实现电压变 换的关键设备，广泛应用于输配电和工 业自动化等领域。
VS
详细描述
变压器由初级线圈、次级线圈和铁芯组成 。当交流电通过初级线圈时，产生变化的 磁场，该磁场在次级线圈中产生感应电动 势。通过调整初级和次级线圈的匝数比， 可以实现电压的升高或降低，满足不同用 电设备和输电线路的需求。
军事应用
电磁炮作为一种新型武器系统，具有高精度、高速度和高破 坏力的特点，在军事领域具有广泛的应用前景。
04
电磁感应的实际应用
交流发电机
总结词
交流发电机利用电磁感应原理，将机械能转换为电能，为现代电力系统提供源源不断的 电力。
详细描述
交流发电机由转子（磁场）和定子（线圈）组成，当转子旋转时，磁场与线圈之间发生 相对运动，从而在线圈中产生感应电动势。通过外部电路闭合，电流得以输出，实现机
2023年新教材高中物理第2章电磁感应专项2电磁感应中的动量和能量问题课件粤教版选择性必修第二册
(3)对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速运动过程， 由能量守恒求出总热量，再由串联电路中热量按电阻比例分配的规律， 求出ab棒中的热量．
解：(1)0～1 s 时间内由于磁场均匀变化，根据法拉第电磁感应定律 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBtS＝ΔBΔtL2和闭合电路欧姆定律 I＝R1＋E R2，
度 B2 沿导轨平面向上，cd 棒也匀速运动，则有
2mgsin
37°－μ2mgcos
37°＋B2×12×B21Rdv×d＝0，
将 v＝mB12gdR2代入解得 B2＝32B1.
三、用“三大观点”解决电磁感应问题 掌握利用动量、能量的观点解决电磁感应问题，会根据相关条件分 析双杆切割磁感线运动问题，会用“三大观点”解决此类问题.
第二章 电磁感应
专项二 电磁感应中的动量和能量问题
一、电磁感应中的动量问题
示意图
导体棒 1 受安培力的作用做加 导体棒 1 做加速度逐渐减小
动力学 观点
速度减小的减速运动，导体棒 的加速运动，导体棒 2 做加 2 受安培力的作用做加速度减 速度逐渐增大的加速运动， 小的加速运动，最后两棒以相 最终两棒以相同的加速度做二、Fra bibliotek磁感应中的能量问题
电磁感应问题中的能量转化及焦耳热的求法
(1)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.
焦耳定律 功能关系
能量转化
Q＝I2Rt Q＝W克服安培力 Q＝ΔE其他能的减少量
(3)解决电磁感应能量问题的策略是“先源后路、先电后力，再是运 动、能量”，即：
解：(1)ab 棒刚进入磁场 B1 时电压传感器的示数为 U，根据闭合电 路欧姆定律得 E1＝U＋2UR·R，
2025版高考物理一轮复习专题十一电磁感应第28练电磁感应中的动力学能量动量问题pptx课件
速运动,棒G做加速度越来越小的减速运动,结合棒G的速度-时间图线可知,2~3 s时间段内
物块A速度始终大于棒G滑行速度,绳子始终松弛(1分)
在2~3 s内对棒G分析,由动量定理可得
−
B LΔt=m 2 −3 (1分)
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得
−
−
Δt=
+
1
1
2
2
则有Q2=( mv′m - mv' ) (1分)
2
2
+
t3时间内有v'=at3(1分)
1
2
x'3= a32 (1分)
Q3=I2rt3(1分)
又x'1+x'2+x'3=7 m
Q总=Q1+Q2+Q3
联立解得Q总=0.4 J(1分)
7.[2022福建·
15,16分,难度★★★★☆]
联立解得 vH-vG=6.5 m/s(1分)
由于两棒的速度差保持不变,这说明两棒具有相同的加速度且均为a,对棒H由牛顿第二定
律有F-FA=ma(1分)
解得 F=1.7 N(1分)
由v-t图象可知t=1.5 s时,棒G的速度大小为vG=3 m/s,则此刻棒H的速度大小为vH=9.5 m/s
拉力F的瞬时功率 PF=FvH=16.15 W(1分)
平行.从t=0开始,H在水平向右拉力
作用下向右运动;t=2 s时,H与挡板
M、N相碰后立即被锁定.G在t=
1 s后的速度-时间图线如图(b)所示
,其中1~2 s段为直线.
已知磁感应强度大小B=1 T,L=0.2 m,G、H和A的质量均为0.2 kg,G、H的电阻均为0.1 Ω;
物块A速度始终大于棒G滑行速度,绳子始终松弛(1分)
在2~3 s内对棒G分析,由动量定理可得
−
B LΔt=m 2 −3 (1分)
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得
−
−
Δt=
+
1
1
2
2
则有Q2=( mv′m - mv' ) (1分)
2
2
+
t3时间内有v'=at3(1分)
1
2
x'3= a32 (1分)
Q3=I2rt3(1分)
又x'1+x'2+x'3=7 m
Q总=Q1+Q2+Q3
联立解得Q总=0.4 J(1分)
7.[2022福建·
15,16分,难度★★★★☆]
联立解得 vH-vG=6.5 m/s(1分)
由于两棒的速度差保持不变,这说明两棒具有相同的加速度且均为a,对棒H由牛顿第二定
律有F-FA=ma(1分)
解得 F=1.7 N(1分)
由v-t图象可知t=1.5 s时,棒G的速度大小为vG=3 m/s,则此刻棒H的速度大小为vH=9.5 m/s
拉力F的瞬时功率 PF=FvH=16.15 W(1分)
平行.从t=0开始,H在水平向右拉力
作用下向右运动;t=2 s时,H与挡板
M、N相碰后立即被锁定.G在t=
1 s后的速度-时间图线如图(b)所示
,其中1~2 s段为直线.
已知磁感应强度大小B=1 T,L=0.2 m,G、H和A的质量均为0.2 kg,G、H的电阻均为0.1 Ω;
2020版高考物理人教版山东一轮复习课件：专题7 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题(共51张PPT)
解析 答案
1 2
1 2
知识梳理
考点自诊
关闭
磁铁上下运动时,由于穿过铜盘的磁通量发生变化,则在铜盘中会产生感 另一端拴接条形磁铁 ,一个铜盘放在条形磁铁的正下方的绝缘水平 应电流,铜盘对磁铁有磁场力阻碍磁铁的运动 ,则当磁铁所受弹力与重力 桌面上 ,控制磁铁使弹簧处于原长 ,然后由静止释放磁铁 ,不计磁铁 等大反向时 ,此时磁铁还应该受到下面铜盘的作用力 ,故此时磁铁的加速 与弹簧之间的磁力作用 ,且磁铁运动过程中未与铜盘接触 度不为零,选项A错误;根据楞次定律 ,磁铁下降过程中,俯视铜盘,,下列说 铜盘中产 法中正确的是 ( ) ,选项B错误;磁铁从静止释放到第一次运动到最 生逆时针方向的涡旋电流 低点的过程中 ,由于有电能产生,则磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势 A.磁铁所受弹力与重力等大反向时 ,磁铁的加速度为零 能与产生的电能之和 ,选项 C错误;磁体最终静止时弹簧有弹性势能 B.磁铁下降过程中 ,俯视铜盘 ,铜盘中产生顺时针方向的 ,则磁 铁从静止释放到最终静止的过程中 ,磁铁减少的重力势能等于铜盘产生的 涡旋电流 焦耳热与弹簧弹性势能之和 ,选项D正确;故选D。 C.磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中 ,磁
安培力公式:F = BIl 感应电动势:E = Blv 感应电流:I = ������
������
⇒F=
������ 2 ������ 2 ������ ������
2.安培力的方向 (1)先用 右手定则 判定感应电流方向,再用 左手定则 判定安 培力方向。 (2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向 相反 。
知识梳理
考点自诊
三、电磁感应现象中的能量问题 1.能量的转化 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 做功 ,将机械能 转化为 电能 ,电流做功再将电能转化为 内能或其他形式的能 。 2.实质 电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能和 电能 之间 的转化。
1 2
1 2
知识梳理
考点自诊
关闭
磁铁上下运动时,由于穿过铜盘的磁通量发生变化,则在铜盘中会产生感 另一端拴接条形磁铁 ,一个铜盘放在条形磁铁的正下方的绝缘水平 应电流,铜盘对磁铁有磁场力阻碍磁铁的运动 ,则当磁铁所受弹力与重力 桌面上 ,控制磁铁使弹簧处于原长 ,然后由静止释放磁铁 ,不计磁铁 等大反向时 ,此时磁铁还应该受到下面铜盘的作用力 ,故此时磁铁的加速 与弹簧之间的磁力作用 ,且磁铁运动过程中未与铜盘接触 度不为零,选项A错误;根据楞次定律 ,磁铁下降过程中,俯视铜盘,,下列说 铜盘中产 法中正确的是 ( ) ,选项B错误;磁铁从静止释放到第一次运动到最 生逆时针方向的涡旋电流 低点的过程中 ,由于有电能产生,则磁铁减少的重力势能等于弹簧弹性势 A.磁铁所受弹力与重力等大反向时 ,磁铁的加速度为零 能与产生的电能之和 ,选项 C错误;磁体最终静止时弹簧有弹性势能 B.磁铁下降过程中 ,俯视铜盘 ,铜盘中产生顺时针方向的 ,则磁 铁从静止释放到最终静止的过程中 ,磁铁减少的重力势能等于铜盘产生的 涡旋电流 焦耳热与弹簧弹性势能之和 ,选项D正确;故选D。 C.磁铁从静止释放到第一次运动到最低点的过程中 ,磁
安培力公式:F = BIl 感应电动势:E = Blv 感应电流:I = ������
������
⇒F=
������ 2 ������ 2 ������ ������
2.安培力的方向 (1)先用 右手定则 判定感应电流方向,再用 左手定则 判定安 培力方向。 (2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向 相反 。
知识梳理
考点自诊
三、电磁感应现象中的能量问题 1.能量的转化 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 做功 ,将机械能 转化为 电能 ,电流做功再将电能转化为 内能或其他形式的能 。 2.实质 电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能和 电能 之间 的转化。
公开课《电磁感应中的动力学及能量问题》课件PPT
棒由静止向上运动位移为x时达到稳定速度，电路产生的热量 为Q，则（1）稳定时的速度为多大？（2）棒从静止至达到稳 定速度所需要的时间为多少？
（ 1 ）动力学：F mg sin BIL
( BLv m ) 2 或由能量：P mg sin vm Rr
F P / vm I /( R r ) BLv m /( R r )
)
A.导体棒 ef 的加速度可能大于 g B.导体棒 ef 的加速度一定小于 g C.导体棒 ef 最终速度随 S 闭合时刻的不同而不同 D.导体棒 ef 的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒
2 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为 L， 底端接阻值为 R 的电阻.将质量为 m 的金属 棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和 导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度 为 B 的匀强磁场垂直， 如图 4 所示.除电阻 R 外其余电阻不计 . 现将金属棒从弹簧原长位 置由静止释放.则 (
感谢莅临指导
达标检测
1.如图所示，电阻为 R，其他电阻均可忽 略，ef 是一电阻可不计的水平放置的导体 棒，质量为 m，棒的两端分别与 ab、cd 保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑， 整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中， 当导体棒 ef 从静止下滑一段时间后闭合 开关 S，则 S 闭合后 (
AD
1 2 Pt mgx sin mvm Q 2 2 2mgx sin mvm 2Q t 2P
课 堂 小 结
1、电磁感应中的能量问题并不是孤立的，而是常常体现 在动力学、电路等问题相联系。
电磁感应
导体运动
阻 碍
感应电动势
闭合 电路
磁场对电流的作用
磁场力
感应电流
电磁感应现象中的动量问题课件
F
(1)导体棒做初速度为零 a
F
匀加速运动：
m B2L2C
(2)回路中旳电流恒定：
I
CBLa
CBLF m CB2L2
(3)导体棒受安培力恒定：
CB2 L2 F
F安 m CB2 L2
(4)导体棒克服安培力做旳功等于
电容器储存旳电能：
v v0
证明
2023/12/5
W克B
1 C（Blv）2 2
O
3、两个导体棒之间旳距离降低旳最大值
N V0
总结：无外力双棒问题
基本模型
无外力
等距式
1
2
运动特点
杆1做a渐小 v0 旳加速运动
杆2做a渐小 旳减速运动
最终特征
v1=v2
I＝0
系统规律
动量守恒 能量守恒
无外力 不等距式
v0
2
1
杆1做a渐小 旳减速运动
杆2做a渐小 旳加速运动
a＝0 I＝0
动量不守恒
L1v1=L2v2 能量守恒
利用电荷量与磁通量旳变化旳关系，能够研究变速运动旳位移
∑BL∆q=mV-mV0
q N N BS =N Bdx
t
t
t
变速运动旳运动分析与电量问题问题 例四、如图，水平放置旳U形金属导轨一端连接一种电容为C旳电容器， 整个空间有竖直向下旳匀强磁场，导轨上横放一根长为L、质量为m旳 金属杆。若电容器最初带有电荷Q，闭合开关后最终稳定时，电容器上 剩余带电量多大？金属杆旳速度多大？
力，求：
（1）两棒最终加速度各是多少；
（2）棒ab上消耗旳最大电功率。
a
c
L1
B
L2
F
高中物理第2章 电磁感应中的动力学能量和动量问题课件新人教版选择性必修第二册
下列说法正确的是( BD )
A.金属棒做加速度越来越大的变加速
运动
B.拉力F的最小值为1.25 N
C.0~4 s内通过金属棒截面的电荷量为4 C
D.0~4 s内拉力F的冲量大小为9 N·s
解析 金属棒切割磁感线产生感应电动势,有 E=Blv,感应电流
I=+
=
,由
+
图像知电流随时间均匀变化,所以金属棒的速度随时间均匀变化,即金属棒做
匀加速直线运动,A 错误;4 s 末
4
I4= + =1
A,解得 v4=10 m/s,加速度
4
a= =2.5
m/s2,最小拉力 F=ma=1.25 N,B 正确;图像与坐标轴围成的面积表示电荷量,
由图像知 0~4 s 内通过金属棒截面的电荷量为 q=2 C,C 错误;由动量定理有
IF-BIlt=mv4,且 q=It=2 C,解得 I=9 N·s,D 正确。
终与磁场边界平行,不考虑金属框的形变,不计空气阻力,重力加速度大小
为g,则金属框穿过磁场的过程中,下列说法正确的是( C )
A.金属框中电流的方向先顺时针后逆时针
B.金属框所受安培力的方向先向上后向下
C.金属框穿过磁场所用时间为
2 2 3
t=
D.金属框所受安培力做功为W=2mgd
解析 由右手定则可知,金属框中电流的方向先逆时针后顺时针,A错误;由
探究点三
电磁感应中的动量问题
导学探究
电磁感应与动量结合主要有三个考点
1.对于单杆模型,一般与动量定理结合。例如在光滑水平轨道上运动的单
杆(水平方向不受其他力作用),由于在磁场中运动的单杆为变速运动,故运
A.金属棒做加速度越来越大的变加速
运动
B.拉力F的最小值为1.25 N
C.0~4 s内通过金属棒截面的电荷量为4 C
D.0~4 s内拉力F的冲量大小为9 N·s
解析 金属棒切割磁感线产生感应电动势,有 E=Blv,感应电流
I=+
=
,由
+
图像知电流随时间均匀变化,所以金属棒的速度随时间均匀变化,即金属棒做
匀加速直线运动,A 错误;4 s 末
4
I4= + =1
A,解得 v4=10 m/s,加速度
4
a= =2.5
m/s2,最小拉力 F=ma=1.25 N,B 正确;图像与坐标轴围成的面积表示电荷量,
由图像知 0~4 s 内通过金属棒截面的电荷量为 q=2 C,C 错误;由动量定理有
IF-BIlt=mv4,且 q=It=2 C,解得 I=9 N·s,D 正确。
终与磁场边界平行,不考虑金属框的形变,不计空气阻力,重力加速度大小
为g,则金属框穿过磁场的过程中,下列说法正确的是( C )
A.金属框中电流的方向先顺时针后逆时针
B.金属框所受安培力的方向先向上后向下
C.金属框穿过磁场所用时间为
2 2 3
t=
D.金属框所受安培力做功为W=2mgd
解析 由右手定则可知,金属框中电流的方向先逆时针后顺时针,A错误;由
探究点三
电磁感应中的动量问题
导学探究
电磁感应与动量结合主要有三个考点
1.对于单杆模型,一般与动量定理结合。例如在光滑水平轨道上运动的单
杆(水平方向不受其他力作用),由于在磁场中运动的单杆为变速运动,故运
电磁感应中的动力学与能量问题-PPT课件
3．电磁感应中的动力学临界问题 (1)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 速度取最大值或最小值的条件． (2)基本思路是：导体受外力运动―E＝―B→lv 感应电动势错误！感应电流错误！ 导体受安培 力―→合力变化 ―F合―＝→ma 加速度变化―→速度变化―→临界状态．
高三物理复习课件（导与练）第9章
第四课时 电磁感应中的动力学与能量问题
(对应学生用书第 132 页)
1．掌握电磁感应现象综合应用问题的处理方法．
2．理解能量守恒定律在电磁感应中的体现，能用能量的观点分析、解决电磁感应问 题．
(对应学生用书第 132 页)
1．感应电流在磁场中所受的安培力
(1)安培力的大小
导体棒在 r 时，外电路的电阻并联后总电阻 2
R2 ·R
R 总＝R3＋32R＝29R， 33
产生感应电动势 E＝B·2r·cos 30°·v1，
F
安 ＝BI·2r·c os
30°＝B·B·2rcos R总
30°v1·2r·cos
30°，
a＝mg－F安＝g－B22rcos 30°2v1＝8.8 m/s2.
【例1】 (能力题)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．导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导 轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
解析：(1)金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律
mgsin θ－μmgcos θ＝ma， 解得 a＝10×(0.6－0.25×0.8)m/s2＝4 m/s2.
人教版物理高考复习电磁感应中的动力学和能量问题ppt
13
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 解析
【答案】BD 【解析】正方形线框 abcd 边长为 L(L<d)，所以 cd 进入磁场后，ab 还在磁场内，所以线框磁通量不 变，即无感应电流，故 A 错误。有一段过程，线框无感应电流，只受重力，线框的加速度为 g，故 B 正 确。根据能量守恒定律可知从 ab 边刚进入磁场到 cd 边刚穿出磁场的整个过程：动能变化为 0，重力势能 转化为线框产生的热量，Q＝mg(d＋L)，故 C 错误。线框 ab 边刚进入磁场速度为 v0，cd 边刚穿出磁场时 速度也为 v0，线框有一阶段的加速度为 g，在整个过程中必然也有一段减速过程，故 D 正确。
电磁感应中的动力学和能量 问题
知识点一 电磁感应中的动力学问题
1．安培力的大小
安培力公式：FA＝BIl
感应电动势：E＝Blv 感应电流：I＝ER
⇒FA＝B2Rl2v
2．安培力的方向
(1)用左手定则判断：先用右手定则判断感应电流的方向，再用左手定则判定安培力的方向。
(2)用楞次定律判断：安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相反。
12
考点二 电磁感应中动力学问题
【典例2】如图所示，相距为d的两水平虚线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界，磁场的 磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L<d)，质量为m，将线框在磁场上方高h处由静止释放。如果 ab边进入磁场时的速度为v0，cd边刚穿出磁场时的速度也为v0，则从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场 的整个过程中( ) A．线框中一直有感应电流 B．线框中有一阶段的加速度为重力加速度g C．线框中产生的热量为mg(d＋h＋L) D．线框有一阶段做减速运动
3．电磁感应现象中能量的三种计算方法 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒定律求解：机械能的减少量等于电能的增加量。 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 解析
【答案】BD 【解析】正方形线框 abcd 边长为 L(L<d)，所以 cd 进入磁场后，ab 还在磁场内，所以线框磁通量不 变，即无感应电流，故 A 错误。有一段过程，线框无感应电流，只受重力，线框的加速度为 g，故 B 正 确。根据能量守恒定律可知从 ab 边刚进入磁场到 cd 边刚穿出磁场的整个过程：动能变化为 0，重力势能 转化为线框产生的热量，Q＝mg(d＋L)，故 C 错误。线框 ab 边刚进入磁场速度为 v0，cd 边刚穿出磁场时 速度也为 v0，线框有一阶段的加速度为 g，在整个过程中必然也有一段减速过程，故 D 正确。
电磁感应中的动力学和能量 问题
知识点一 电磁感应中的动力学问题
1．安培力的大小
安培力公式：FA＝BIl
感应电动势：E＝Blv 感应电流：I＝ER
⇒FA＝B2Rl2v
2．安培力的方向
(1)用左手定则判断：先用右手定则判断感应电流的方向，再用左手定则判定安培力的方向。
(2)用楞次定律判断：安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相反。
12
考点二 电磁感应中动力学问题
【典例2】如图所示，相距为d的两水平虚线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界，磁场的 磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L<d)，质量为m，将线框在磁场上方高h处由静止释放。如果 ab边进入磁场时的速度为v0，cd边刚穿出磁场时的速度也为v0，则从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场 的整个过程中( ) A．线框中一直有感应电流 B．线框中有一阶段的加速度为重力加速度g C．线框中产生的热量为mg(d＋h＋L) D．线框有一阶段做减速运动
3．电磁感应现象中能量的三种计算方法 (1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。 (2)利用能量守恒定律求解：机械能的减少量等于电能的增加量。 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。
电磁感应运动和能量ppt课件
3
(2)注意安培力的特点：
4
(3) 安培力随速度变化，部分 弹力及相应的摩擦力也有可能 随之而变，导致物体的运动状 态发生变化，在分析问题时要 注意上述联系.
5
二、电磁感应中的能量问题 电磁感应的过程是能量的转化
和守恒的过程，导体切割磁感线或 磁通量发生变化在回路中产生感应 电流，机械能或其他形式的能转化 为电能；感应电流做功，又可使电 能转化为机械能或电阻的内能等.
电磁感应 运动和能量
1
• 电磁感应中运动和能量问题往往综合性 强，涉及力和运动、动量、能量、直流 电路等问题,在高考中占有重要的地位.
• 解决此类问题要求养成进行受力分析、 运动分析、动态分析和功能分析的习惯.
2
一、电磁感应与力学相结合的问题
方法：从运动和力的关系着手，运用牛 顿第二定律.
(1)基本思路：受力分析→运动分析→变 化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态 →由牛顿第二定律列方程求解.
热Q .
13
例4.如图所示，光滑斜面的倾角
，斜面
上放置一矩形线框abcd，ab边长 =1m，bc边的
边长 =0.6m，线框的质量m=1kg、电阻R=0.1
线框用细线通过定滑轮与重物相连，重物的质
量M=2kg，斜面上ef线与gh线间有垂直斜面向上
的匀强磁场(ef//gh//Fra bibliotekq//ab，磁感应强度
=0.5T；gh线与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁
的方向垂直纸面向里. CD边向上离开磁场时 的速度刚好是AB边进入磁场时速度的一半， 线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落 下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在
着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动.
求：
(2)注意安培力的特点：
4
(3) 安培力随速度变化，部分 弹力及相应的摩擦力也有可能 随之而变，导致物体的运动状 态发生变化，在分析问题时要 注意上述联系.
5
二、电磁感应中的能量问题 电磁感应的过程是能量的转化
和守恒的过程，导体切割磁感线或 磁通量发生变化在回路中产生感应 电流，机械能或其他形式的能转化 为电能；感应电流做功，又可使电 能转化为机械能或电阻的内能等.
电磁感应 运动和能量
1
• 电磁感应中运动和能量问题往往综合性 强，涉及力和运动、动量、能量、直流 电路等问题,在高考中占有重要的地位.
• 解决此类问题要求养成进行受力分析、 运动分析、动态分析和功能分析的习惯.
2
一、电磁感应与力学相结合的问题
方法：从运动和力的关系着手，运用牛 顿第二定律.
(1)基本思路：受力分析→运动分析→变 化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态 →由牛顿第二定律列方程求解.
热Q .
13
例4.如图所示，光滑斜面的倾角
，斜面
上放置一矩形线框abcd，ab边长 =1m，bc边的
边长 =0.6m，线框的质量m=1kg、电阻R=0.1
线框用细线通过定滑轮与重物相连，重物的质
量M=2kg，斜面上ef线与gh线间有垂直斜面向上
的匀强磁场(ef//gh//Fra bibliotekq//ab，磁感应强度
=0.5T；gh线与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁
的方向垂直纸面向里. CD边向上离开磁场时 的速度刚好是AB边进入磁场时速度的一半， 线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落 下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在
着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动.
求：
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电磁感应中的能量问题
济源第一中学 孙文成
.
1
基础回扣
问题一：能量守恒定律的内容 问题二：常用的功能关系 问题三：纯电阻电路和非纯电阻电路的区别
.
2
旋 转 的 液 体
.
3
例1.磁感应强度为B＝0.1T，玻璃皿的横截面的半径为a＝ 0.05m，电源的电动势为E＝3V，内阻r＝0.1Ω，限流电阻R0 ＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，闭 合开关后，当液体旋转时，电压表的示数为1.5V，则( )
弹簧[的例5左]如端图所与示b，杆在水连平接面， 上有右两端条光固滑定的．长直开平始行时金属a导杆轨以MN初、P速Q，度导v0 杆轨 导向间轨右距所离在的为 平速面L，度。导质为轨量的v分电时别阻为，忽的略b两不杆根计金向，属右 磁杆感的a应、速强b跨度度搁为达在B的导到匀轨最强上大 磁，场接值垂入直电vm于路，此
热为的Q电，阻均两为杆R。始轻终质垂 弹簧直的于左端导与轨b杆并连与接导，右轨端接被触 固定良。好开始，时则a杆b以杆初 达
速度向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最 大值，此过程中a杆产生的焦耳热为Q，两杆始终垂直于导轨并与导轨良 好接触。求当b杆达到最大速度时，求：（1）b杆受到弹簧的弹力。（2）
滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时( )
A．电阻
R
1
消耗的热功率为F v 3
B．电阻
R
2
消耗的热功率为F v 6
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvsin θ
D．整个装置消耗的机械功率为 Fv.
6
[例4]两根水平的金属光滑平行导轨，其末端连接等高光滑的四分之 一圆弧，其轨道半径r=0.5m，圆弧段在图中的cd和ab之间，导轨的 间距为L=0.5m，轨道电阻不计．在轨道的顶端接有阻值R=2.0Ω的电 阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2.0T．现 有一根长度稍大于L、电阻不计的导体棒，在恒力F=1N作用下匀速 通过水平轨道，在变力的作用下继续匀速率通过圆弧轨道，求导体 棒通过圆弧轨道过程中系统产生的焦耳热。
A．由上往下看，液体做顺时针旋转
B．液体所受的安培力大小为1.5×10－4N
C．闭合开关后，液体热功率为0.081W
D．闭合开关10s，液体具. 有的动能是3.69J
4
例2. (2017·泰安模拟)如图所示，间距为L，电阻不计的足够长平行 光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨 上横跨一根质量为m，电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良 好。整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金 属棒以初速度v0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过 的电荷量为q。下列说法正确的是( )
.
7
电磁感应中的能量问题 题
电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过 型
安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过 简
程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。 述
(1)能量转化
方 法 (2)求解焦耳热 Q 的三种方法 突 破
.
8
的弹弹力簧具为有B的2L弹2（性2势vR－ 能。vm）
培力为B2L2（vR－vm）
组成的系统机械能减少量为 Q.
9
[例6]
A P
A1 c
d
D1
D a
.
B b
C1
C
10
.
11
.
12
谢谢大家 敬请指导
.
13
A．金属棒在导轨上做匀减速运动
B．整个过程中电阻 R 上产生的焦耳热为mv20
2
C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为BqRL
D．整个过程中金属棒克服安培力做功为mv20
2.
5
例3.(2017·崇文高三模拟)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ
角，导轨与固定电阻R1和R2导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻 值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上
济源第一中学 孙文成
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1
基础回扣
问题一：能量守恒定律的内容 问题二：常用的功能关系 问题三：纯电阻电路和非纯电阻电路的区别
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旋 转 的 液 体
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例1.磁感应强度为B＝0.1T，玻璃皿的横截面的半径为a＝ 0.05m，电源的电动势为E＝3V，内阻r＝0.1Ω，限流电阻R0 ＝4.9Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9Ω，闭 合开关后，当液体旋转时，电压表的示数为1.5V，则( )
弹簧[的例5左]如端图所与示b，杆在水连平接面， 上有右两端条光固滑定的．长直开平始行时金属a导杆轨以MN初、P速Q，度导v0 杆轨 导向间轨右距所离在的为 平速面L，度。导质为轨量的v分电时别阻为，忽的略b两不杆根计金向，属右 磁杆感的a应、速强b跨度度搁为达在B的导到匀轨最强上大 磁，场接值垂入直电vm于路，此
热为的Q电，阻均两为杆R。始轻终质垂 弹簧直的于左端导与轨b杆并连与接导，右轨端接被触 固定良。好开始，时则a杆b以杆初 达
速度向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最 大值，此过程中a杆产生的焦耳热为Q，两杆始终垂直于导轨并与导轨良 好接触。求当b杆达到最大速度时，求：（1）b杆受到弹簧的弹力。（2）
滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时( )
A．电阻
R
1
消耗的热功率为F v 3
B．电阻
R
2
消耗的热功率为F v 6
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvsin θ
D．整个装置消耗的机械功率为 Fv.
6
[例4]两根水平的金属光滑平行导轨，其末端连接等高光滑的四分之 一圆弧，其轨道半径r=0.5m，圆弧段在图中的cd和ab之间，导轨的 间距为L=0.5m，轨道电阻不计．在轨道的顶端接有阻值R=2.0Ω的电 阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2.0T．现 有一根长度稍大于L、电阻不计的导体棒，在恒力F=1N作用下匀速 通过水平轨道，在变力的作用下继续匀速率通过圆弧轨道，求导体 棒通过圆弧轨道过程中系统产生的焦耳热。
A．由上往下看，液体做顺时针旋转
B．液体所受的安培力大小为1.5×10－4N
C．闭合开关后，液体热功率为0.081W
D．闭合开关10s，液体具. 有的动能是3.69J
4
例2. (2017·泰安模拟)如图所示，间距为L，电阻不计的足够长平行 光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨 上横跨一根质量为m，电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良 好。整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现使金 属棒以初速度v0沿导轨向右运动，若金属棒在整个运动过程中通过 的电荷量为q。下列说法正确的是( )
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电磁感应中的能量问题 题
电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过 型
安培力做功来实现的。安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过 简
程；外力克服安培力做功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。 述
(1)能量转化
方 法 (2)求解焦耳热 Q 的三种方法 突 破
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的弹弹力簧具为有B的2L弹2（性2势vR－ 能。vm）
培力为B2L2（vR－vm）
组成的系统机械能减少量为 Q.
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[例6]
A P
A1 c
d
D1
D a
.
B b
C1
C
10
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11
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12
谢谢大家 敬请指导
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13
A．金属棒在导轨上做匀减速运动
B．整个过程中电阻 R 上产生的焦耳热为mv20
2
C．整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为BqRL
D．整个过程中金属棒克服安培力做功为mv20
2.
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例3.(2017·崇文高三模拟)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ
角，导轨与固定电阻R1和R2导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻 值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上