新课标2019届高考物理一轮复*第10章电磁感应第四节电磁感应中的动力学和能量问题课件

发布于:2021-06-19 13:03:49

第十章 电磁感应 第四节 电磁感应中的动力学和能量问题 考点一 电磁感应中的动力学问题 模型一 *衡状态的问题分析 [核心提炼] 1.导体棒(框)的两种状态 (1)*衡状态——静止或匀速直线运动,加速度为零. (2)非*衡状态——加速度不为零. 2.两类研究对象及相互联系 [突破训练] 1.(多选)(2018·广东湛江一中等四校联考)竖直放 置的*行光滑导轨,其电阻不计,磁场方向如 图所示,磁感强度 B=0.5 T,导体 ab 及 cd 长 均为 0.2 m,电阻均为 0.1 Ω,重力均为 0.1 N, 现用竖直向上的力拉导体 ab,使之匀速上升(与导轨接触良好), 此时释放 cd,cd 恰好静止不动.那么 ab 上升时,下列说法正 确的是( ) A.ab 受到的拉力大小为 0.2 N B.ab 向上的速度为 2 m/s C.在 2 s 内,拉力做功转化的电能是 0.8 J D.在 2 s 内,拉力做的功为 0.6 J 解析:选 AB.导体棒 ab 匀速上升,受力*衡,cd 棒静止,受 力也*衡,对于两棒组成的整体,合外力为零,根据*衡条件 可得:ab 棒受到的拉力 F=2mg=0.2 N,故 A 正确;cd 棒受 到的安培力:F 安=BIL=B22LR2v,cd 棒静止,处于*衡状态, 由*衡条件得:B22LR2v=G,代入数据解得:v=2 m/s,故 B 正 确;在 2 s 内,电路产生的电能 Q = E2 2R t = (BLv)2 2R t = (0.5×2×0.02.×1 2)2×2 J=0.4 J,则在 2 s 内,拉力做的功有 0.4 J 的机械能转化为电能,故 C 错误.在 2 s 内,拉力做的功为: W=F 合 vt=0.2×2×2 J=0.8 J,故 D 错误. 2.(2016·高考全国卷Ⅰ)如图,两固定的绝缘 斜面倾角均为 θ,上沿相连.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路 abdca, 并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上, 使两金属棒水*.右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直于斜面向上.已知两根导线刚好不在磁场中,回 路电阻为 R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为 μ,重力加 速度大小为 g.已知金属棒 ab 匀速下滑.求 (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. 解析:(1)设两根导线的总的张力的大小为 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 棒的支持力大小为 N2.对于 ab 棒,由力的*衡条 件得 2mgsin θ=μN1+T+F ① N1=2mgcos θ ② 对于 cd 棒,同理有 mgsin θ+μN2=T ③ N2=mgcos θ ④ 联立①②③④式得 F=mg(sin θ-3μcos θ). ⑤ (2)由安培力公式得 F=BIL ⑥ 这里 I 是回路 abdca 中的感应电流. ab 棒上的感应电动势为 E=BLv ⑦ 式中,v 是 ab 棒下滑速度的大小. 由欧姆定律得 I=RE ⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式得 v=(sin θ-3μcos mgR θ)B2L2. 答案:(1)mg(sin θ-3μcos θ) (2)(sin θ-3μcos mgR θ)B2L2 模型二 单杆+电阻+导轨模型 [核心提炼] 单杆+电阻+导轨四种题型剖析 题型一(v0≠0) 题型二(v0=0) 题型三 (v0=0) 题型四 (v0=0) 杆 cd 以一定初速 轨道水*光 倾斜轨道光 竖直轨道 度 v0 在光滑水* 滑,杆 cd 质量 滑,倾角为 光滑,杆 说 轨道上滑动,质 为 m,电阻不 α,杆 cd 质量 cd 质量为 明 量为 m,电阻不 计,两导轨间 为 m,两导轨 m,两导轨 计,两导轨间距 距为 L,拉力 F 间距为 L 间距为 L 为L 恒定 题型一 (v0≠0) 示意图 题型二 (v0=0) 题型三 (v0=0) 题型四 (v0=0) 题型一 题型二 题型三 题型四 (v0≠0) (v0=0) (v0=0) (v0=0) 杆以速度 v 切割磁 感线产生感应电动 势 E=BLv,电流 I 开始时 a=mF,杆 cd 速度 v↑?感 应电动势 E= 开始时 a=gsin α, 杆 cd 速度 v↑?感 应电动势 E= 开始时 a=g,杆 cd 速度 v↑?感 应电动势 E= 力 =BRLv,安培力 F BLv↑?I↑?安 BLv↑?I↑?安培 BLv↑?I↑?安 学 观 =BIL=B2RL2v.杆 培力 F 安= 力 F 安=BIL↑,由 培力 F 安= BIL↑,由 F-F mgsin α-F 安=ma BIL↑,由 mg- 点 做减速运动: 安=ma 知 a↓,当 知 a↓,当 a=0 时, F 安=ma 知 a↓, v↓?F↓?a↓,当 a=0 时,v 最大, v 最大, 当 a=0 时,v 最 v=0 时,a=0,杆 保持静止 vm=BF2RL2 vm=mgBR2sLin2 α 大,vm=mB2gLR2 图象 观点 题型一 (v0≠0) 题型二 (v0=0) 题型三 (v0=0) 题型四 (v0=0) F 做的功一部分 重力做的功(或减少的 能量 观点 动能全部转化 转化为杆的动能,重力势能)一部分转化 为内能:Q=12 mv20 一部分转化为内 能:WF=Q+12 mv2m 为杆的动能,一部分 转化为内能:WG=Q +12mvm2 [突破训练] 1. (2018·淮安模拟)如图所示,

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