2019-2020年高考物理一轮复习 小专题 电磁感应中的动力学和能量问题教案（含解析）沪科版

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1、2019-2020年高考物理一轮复习小专题电磁感应中的动力学和能量问题教案（含解析）沪科版1．所用知识及规律(1)安培力的大小由感应电动势E＝BLv，感应电流I＝和安培力公式F＝BIL得F＝。(2)安培力的方向判断(3)牛顿第二定律及功能关系2．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。(2)导体的非平衡状态——加速度不为零。3．常见的解题流程如下　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【典例1】　如图1所示，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1＝1m，bc边的边长l2＝0.6m，线框的质量m＝1kg，电阻R＝0

2、.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M＝2kg，斜面上ef(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间做匀速运动，ef和gh的距离s＝11.4m，(取g＝10m/s2)，求：图1(1)线框进入磁场前重物的加速度；(2)线框进入磁场时匀速运动的速度v；(3)ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t；(4)ab边运动到gh处的速度大小及在线框由静止开始运动到gh处的整个过程中产生的焦耳热。第一步：抓关键点→获取信息第二步：抓过程分析→理清思路→→求焦耳热规范解答　(1)线框进入磁场前，仅受到细线的拉力T

3、，斜面的支持力和线框的重力，重物受到自身的重力和细线的拉力T′，对线框由牛顿第二定律得T－mgsinα＝ma对重物由牛顿第二定律得Mg－T′＝Ma又T＝T′联立解得线框进入磁场前重物的加速度a＝＝5m/s2。(2)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，则重物受力平衡：Mg＝T1线框abcd受力平衡：T1′＝mgsinα＋TF安又T1＝T1′ab边进入磁场切割磁感线，产生的感应电动势E＝Bl1v回路中的感应电流为I＝＝ab边受到的安培力为F安＝BIl1联立解得Mg＝mgsinα＋代入数据解得v＝6m/s。(3)线框abcd进入磁场前，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速

4、直线运动；进入磁场后到运动至gh处，仍做匀加速直线运动。进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度大小相同，为a＝5m/s2，该阶段的运动时间为t1＝＝1.2s进入磁场过程中匀速运动的时间t2＝＝0.1s线框完全进入磁场后的受力情况同进入磁场前的受力情况相同，所以该阶段的加速度仍为a＝5m/s2由匀变速直线运动的规律得s－l2＝vt3＋at解得t3＝1.2s因此ab边由静止开始到运动到gh处所用的时间t＝t1＋t2＋t3＝2.5s。(4)线框ab边运动到gh处的速度v′＝v＋at3＝6m/s＋5×1.2m/s＝12m/s整个运动过程产生的焦耳热Q＝F安l＝(Mg－mgsinα)l

5、2＝9J。答案　(1)5m/s2　(2)6m/s　(3)2.5s　(4)12m/s　9J【变式训练】1．如图2所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L＝0.50m，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N、Q间连接一个电阻R＝5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B＝1.0T。将一根质量为m＝0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s＝2.0m。

6、已知g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。求：图2(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；(2)金属棒到达cd处的速度大小；(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量。解析　(1)设金属棒开始下滑时的加速度大小为a，则mgsinθ－μmgcosθ＝ma解得a＝2.0m/s2(2)设金属棒到达cd位置时速度大小为v、电流为I，金属棒受力平衡，有mgsinθ＝BIL＋μmgcosθI＝解得v＝2.0m/s(3)设金属棒从ab运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量为Q，由能量守恒，有mgssinθ＝mv2＋μmgscosθ＋Q解得Q＝0

7、.10J答案　(1)2.0m/s2　(2)2.0m/s　(3)0.10J突破二　电磁感应中的能量问题1．电磁感应中的能量转化2．求解焦耳热Q的三种方法3．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，就可以知道有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。【典例2】　(xx·天津卷，11)如图3所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间