2020届高考物理一轮复习讲义：第十章 第4讲 电磁感应规律的综合应用（二）动力学和能量、动量（含答案）.doc

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1、第4讲电磁感应规律的综合应用(二)——动力学和能量、动量板块一　主干梳理·夯实基础【知识点1】　电磁感应现象中的动力学问题　Ⅱ1．安培力的大小2．安培力的方向(1)先用右手定则或楞次定律确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力方向。(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。3．分析导体受力情况时，应做包含安培力在内的全面受力分析。4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。【知识点2】　电磁感应现象中的能量问题　Ⅱ1．电磁感应中的能量转化闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，通有感应电流的导体在磁场中受安培力。外力克服安培力做功，将其他形

2、式的能转化为电能，通有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，使电能转化为其他形式的能。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。板块二　考点细研·悟法培优考点1电磁感应中的动力学问题[解题技巧]导体棒的运动学分析电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒(或线圈)的受力情况和运动情况。1．两种状态及处理方法2．力学对象和电学对象的相互关系3．动态分析的基本思路例1　[2016·安徽模拟]如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处

3、在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹簧的中心轴线与导轨平行。(1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a。(1)导体棒向上运动和向下运动过程中流过R的电流方向相同吗？提示：不同。(2)下降过程的牛顿第二定律。提示：mgsinθ＋F弹－F安＝ma。尝试解答　(1)　b→a　(2)gsinθ－。(1)导

4、体棒产生的感应电动势E1＝BLv0通过R的电流大小I1＝＝电流方向为b→a。(2)导体棒产生的感应电动势为E2＝BLv感应电流I2＝＝导体棒受到的安培力大小F＝BIL＝，方向沿斜面向上。根据牛顿第二定律有mgsinθ－F＝ma解得a＝gsinθ－。总结升华单棒切割磁感线的两种模型模型一：导体棒ab先自由下落再进入匀强磁场，如图甲所示。模型二：导体棒ab沿光滑的倾斜导轨自由下滑，然后进入匀强磁场(磁场垂直于轨道平面)，如图乙所示。两类模型中的临界条件是导体棒ab受力平衡。以模型一为例，有mg＝F安＝，即v0＝。若线框进入磁场时v>v0，则线框先减速再匀速；若v

5、，线框先加速再匀速(都假设线框和磁场区域长度足够长)。　(多选)如图所示，相距L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是(　　)A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．当导体棒速度达到时加速度大小为sinθD．在速度达到2v以后的匀速运动过程中，

6、R上产生的焦耳热等于拉力所做的功答案　AC解析　当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向有mgsinθ＝；当导体棒第二次匀速运动时，沿导轨方向有F＋mgsinθ＝，两式联立解得F＝mgsinθ，此时拉力F的功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，选项A正确，B错误；当导体棒的速度达到时，沿导轨方向有mgsinθ－＝ma，解得a＝gsinθ，选项C正确；导体棒的速度达到2v以后，拉力与重力的合力所做的功全部转化为R上产生的焦耳热，选项D错误。考点2电磁感应中的能量问题[解题技巧]1．能量转化及焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热Q的三种方法2．电能求解的三种主要思路(

7、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)利用能量守恒或功能关系求解；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算。3．解题的一般步骤(1)确定研究对象(导体棒或回路)；(2)弄清电磁感应过程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互转化；(3)根据能量守恒定律列式求解。例2　将一斜面固定在水平面上，斜面的倾角为θ＝30°，其上表面绝缘且斜面的顶端固定一挡板，在斜面上加一垂直斜面向上的匀强磁场，磁场区域的宽度为H＝0.4m，如图甲所示，磁场边界与挡板平行，且上边界到斜面顶端的距离为x＝0.55m。将一通电导线围成的矩形导线框a

8、bcd置于