2019XX届高考物理一轮复习专题电磁感应中的动力学和能量综合问题导

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1、XX届高考物理一轮复习专题电磁感应中的动力学和能量综合问题导　　电磁感应中的动力学和能量综合问题　　考点精练　　突破一电磁感应中的动力学问题1.导体的两种运动状态　　(1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态.处理方法：根据平衡条件(合力等于零)列式分析.(2)导体的非平衡状态——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.力学对象和电学对象的相互关系　　考向1平衡状态的分析与计算　　[典例1](20XX·新课标全国卷Ⅰ)如图所示，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

2、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，使两金属棒水平.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.　　[解题指导]解答此题的关键是对ab、cd棒受力分析，平衡条件求出ab棒受到的安培

3、力，再金属棒切割磁感线产生的感应电动势确定出金属棒的速度.　　[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。　　1　　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，力的平衡条件得2mgsinθ＝μN1＋T＋F①　　N1＝2mgcosθ②　　对于cd棒，同理有mgsinθ＋μN2＝T③　　N2＝mgcosθ④　　联立①②③④式得F＝mg(sinθ－3μcosθ).⑤(2)安培力公式得F＝BIL⑥这里I是回路abdca中的感应电流.　　ab棒上的感应电动势为ε＝BLv

4、⑦　　式中，v是ab棒下滑速度的大小ε　　欧姆定律得I＝⑧　　R联立⑤⑥⑦⑧式得v＝(sinθ－3μcosθ)　　mgR.⑨B2L2　　mgRB2L2　　[答案](1)mg(sinθ－3μcosθ)(2)(sinθ－3μcosθ)考向2非平衡状态的分析与计算　　[典例2](20XX·江苏常州检测)如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、　　L2，其间距d＝m，左端接有容量C＝2000μF的电容.质量m＝20g的导体棒可在导轨　　上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计.整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度B＝2T.

5、现用一沿导轨方向向右的恒力F1＝N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达B处，速度v＝5m/s.此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为F2，又经2t时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿.求：　　(1)导体棒运动到B处时，电容C上的电量；(2)t的大小；(3)F2的大小.　　[解题指导]本题的关键是判断导体棒在恒力作用下的运动性质，可用微元法判断。　　2　　Δv即设经过很短的时间Δt，速度增加Δv，则a＝，再根据牛顿第二定律求出加速度.　　Δt[解析](1)当导体棒运动到B处时，电容器两端电压为　

6、　U＝Bdv＝2××5V＝5V　　此时电容器的带电量　　q＝CU＝2000×10－6×5C＝1×10－2C.　　(2)棒在F1作用下有F1－BId＝ma1又I＝ΔqΔt＝CBdΔvΔvΔt，a1＝Δt联立解得：aF12　　1＝　　m＋CB2d2＝20m/s则t＝va＝s.　　1　　(3)(2)可知棒在F2作用下，运动的加速度a2＝　　F212　　m＋CB2d2，方向向左，又2　　a1t＝－a1t·2t－12a22　　将相关数据代入解得F2＝N.　　[答案](1)1×10－2　　C(2)s(3)N反思总结　　用牛顿运动定律处理电磁感应

7、问题的基本思路　　突破二电磁感应中的能量问题1.能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化　　3　　(2)求解焦耳热Q的三种方法　　2.求解电磁感应现象中的能量问题的一般步骤　　(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源.　　(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道哪些形式的能量发生了相互转化.(3)根据能量守恒列方程求解.考向1导体棒平动切割磁感线问题　　[典例3]如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α＝53°角，导轨间接一阻值为3Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计

8、.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d＝m.导体棒a的质量为m1＝kg、电阻为R1＝6Ω；导体棒b的质量为m2＝kg、电阻为R2＝3Ω，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M、N处同时将a