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1、2019-2020年高考物理一轮复习电磁感应中的动力学与能量问题学案要点导学要点一：电磁感应的动力学问题1.两种状态处理(1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态处理方法:根据平衡条件合外力等于零列式分析.(2)导体处于非平衡态——加速度不为零处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.2.电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系【典题演示1】 (xx·中华中学)如图甲所示,相距L=0.5m、电阻不计的两根长金属导轨,各有一部分在同一水平面上,另一部分沿竖直平面.质量均为m=50g、电阻均为R=1.0Ω
2、的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在水平拉力F作用下沿导轨向右运动时,从t=0时刻开始释放cd杆,cd杆的vcd-t图象如图乙所示(在0~1s和2~3s内,图线为直线).(1)在0~1s内,ab杆做什么运动?(2)在t=1s时,ab杆的速度为多少?(3)已知1~2s内,ab杆做匀加速直线运动,求这段时间内拉力F随时间变化的函数方程.甲 乙小结：练习1：(xx·盐城中学)如图所示,一个刚性矩形铜制线
3、圈从高处自由下落,进入一水平的匀强磁场区域,然后穿出磁场区域继续下落.则( )A.若线圈进入磁场过程是匀速运动,则离开磁场过程也是匀速运动B.若线圈进入磁场过程是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动C.若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动D.若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程是加速运动【典题演示2】 (xx·盐城三模)如图所示,两根电阻忽略不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置,相距L=1m,在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场区域的高度d=1m,导体棒a的
4、质量ma=0.2kg、电阻Ra=1Ω;导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=1.5Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,b匀速穿过磁场区域,且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场,重力加速度取g=10m/s2,不计a、b棒之间的相互作用,导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好.求:(1)b棒穿过磁场区域过程中克服安培力所做的功.(2)a棒刚进入磁场时两端的电势差.(3)保持a棒以进入磁场时的加速度做匀变速运动,对a棒施加的外力随时间的变化关系.小结：练习2：(改编题)如图所示,两根电阻不计的光滑金属导
5、轨竖直放置,导轨上端接电阻R,宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直导轨平面向里的匀强磁场B,Ⅰ和Ⅱ之间无磁场.一导体棒两端套在导轨上,并与两导轨始终保持良好接触,导体棒从距区域Ⅰ上边界H处由静止释放,刚进入区域Ⅰ时做减速运动.在穿过两段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同.下面四个图象能定性描述导体棒速度大小与时间关系的是 ( )A BC D电磁感应的能量问题1.电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功,把机械能或其他能量转化成电能;感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如
6、内能).这一功能转化途径可表示为:2.电能求解思路主要有三种.(1)利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.(2)利用能量守恒求解:其他形式的能的减少量等于产生的电能.(3)利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.【典题演示3】 (xx·江苏)如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀
7、速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求:(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ.(2)导体棒匀速运动的速度大小v.(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.小结：练习3：(xx·南京三模)如图所示,相距为L的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨由两种材料组成,PG右侧部分单位长度电阻为r0,且PQ=QH=GH=L,PG左侧导轨与导体棒电阻均不计.整个导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B、质量为
8、m的导体棒AC在恒力F作用下从静止开始运动,在到达PG之前导体棒AC已经匀速.(1)求当导体棒匀速运动时回路中的电流.(2)若导体棒运动到PQ中点时速度大小为v1,试计算此时导体棒的加速度.(3)若导体棒初始位置与PG相距为d,运动到QH位置时速度大小为v2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热.【典题演示
