2020高考物理一轮复习第九章电磁感应专题十二电磁感应中的动力学和能量综合问题教案

【2019最新】精选高考物理一轮复习第九章电磁感应专题十二电磁感应中的

动力学和能量综合问题教案

突破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] (2016·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，由平衡条件求出ab棒受到的安培力，再由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，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，

由力的平衡条件得2mgsin θ＝μN1＋T＋F ①

N1＝2mgcos θ②

对于cd棒，同理有mgsin θ＋μN2＝T ③

N2＝mgcos θ④

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ε＝BLv ⑦

式中，v是ab棒下滑速度的大小

由欧姆定律得I＝⑧

联立⑤⑥⑦⑧式得v＝(sin θ－3μcos θ). ⑨[答案] (1)mg(sin θ－3μcos θ) (2)(sin θ－3μcos θ)mgR

B2L2考向2 非平衡状态的分析与计算

[典例2] (2017·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＝0.5 m，左端接有容量C＝2 000 μF的电容.质量m＝20 g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＝2 T.现用一沿导轨方向向右的恒力F1＝0.44 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＝5 m/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，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.

[解析] (1)当导体棒运动到B处时，电容器两端电压为

U＝Bdv＝2×0.5×5 V＝5 V

此时电容器的带电量

q ＝CU ＝2 000×10－6×5 C＝1×10－2 C.

(2)棒在F1作用下有F1－BId ＝ma1

又I ＝＝，a1＝Δv

Δt

联立解得：a1＝＝20 m/s2

则t ＝＝0.25 s.

(3)由(2)可知棒在F2作用下，运动的加速度a2＝，方向向左，又a1t2＝－

⎣⎢⎡⎦⎥⎤a1t·2t－12a2（2t ）2 将相关数据代入解得F2＝0.55 N.

[答案] (1)1×10－2 C (2)0.25 s (3)0.55 N

用牛顿运动定律处理电磁感应问题的基本思路

突破 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

(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①金属导轨所在平面与水平面

成α＝53°角，导轨间接一阻值为3 Ω的电阻R ，导轨电阻忽略不计.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 ＝0.5 m.导体棒a 的质量为m1＝0.1 kg 、电阻为R1＝6 Ω；导体棒b 的质量为m2＝0.2 kg 、电阻为R2＝3 Ω，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 、b 由静止释

放②，运动过程中它们都能匀速穿过③磁场区域，且当a刚出磁场时b正好进入磁场④.(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，取g＝10 m/s2，a、b电流间的相互作用不计)，求：

(1)在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比；

(2)在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；

(3)M、N两点之间的距离.

[解题指导] (1)审题

(2)解题关键：

的关系.

[解析] (1)在b穿越磁场的过程中，b相当于电源，a与R是外电路，则有Ib＝Ia＋IR.

a与R是并联关系，则有IaR1＝IRR，

a产生的热量为Qa＝IR1t，

b产生的热量为Qb＝IR2t.

则Qa∶Qb＝IR1∶IR2，代入数据可解得Qa∶Qb＝2∶9.

(2)a、b穿过磁场区域的整个过程中，由能量守恒可得，

Q＝m1gsin α·d＋m2gsin α·d，代入数据解得Q＝1.2 J.

(3)设a进入磁场的速度大小为v1，此时电路中的总电阻

R总1＝R1＋＝Ω＝7.5 Ω

设b进入磁场的速度大小为v2，此时电路中的总电阻

R总2＝R2＋＝Ω＝5 Ω

由m1gsin α＝和m2gsin α＝，可得＝＝.

设a匀速运动时，m2gsin α＝m2a0，v2＝v1＋a0，联立并代入数据解得v＝12 m2/s2，

则v＝v.

M、N两点之间的距离Δs＝－＝ m.

[答案] (1)2∶9(2)1.2 J (3) m

考向2 导体棒转动切割磁感线问题

[典例4] (2016·新课标全国卷Ⅱ)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )

A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

[解题指导] 解答本题时应从以下两点进行分析：

(1)把圆盘理解成“同心圆周导线”和“辐条”切割模型.

(2)将实际问题转化为等效电路(各个电源并联，总电动势等于一个电源的电动势).

[解析] 设圆盘的半径为r，圆盘转动的角速度为ω，则圆盘转动产生的电动势为E＝Br2ω，可知转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，A项正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿a到b的方向流动，B项正确；圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，C项错误；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R可知，电阻R上的热功率变为原来的4倍，D项错误.

[答案] AB

考向3 电磁感应中线圈穿过磁场问题

[典例5] (2017·四川德阳一模)如图所示，四条水平虚线等间距地分布在同一竖直面上，间距为h，在Ⅰ、Ⅱ两区间分布着完全相同、方向水平向内的磁场，磁场大小按B­t图象变化(图中B0已知).现有一个长方形金属形框ABCD，质量为m，电阻为R，

AB＝CD＝L，AD＝BC＝2h.用一轻质的细线把线框ABCD竖直悬挂着，AB边恰好在Ⅰ区的中央.t0(未知)时刻细线恰好松弛，之后剪断细线，当CD边到达M3N3时线框恰好匀速运动.(空气阻力不计，取g＝10 m/s2)

(1)求t0的值；

(2)求线框AB边到达M2N2时的速率v；

(3)从剪断细线到整个线框通过两个磁场区的过程中产生的电能为多大？

[解析] (1)细线恰好松弛，对线框受力分析有B0IL＝mg，I＝，感应电动势E＝＝S＝S＝×Lh，得t0＝.

(2)当CD边到达M3N3时线框恰好匀速运动，速度为v′，对线框受力分析有B0I′L ＝mg，I′＝，因CD棒切割产生的感应电动势E′＝B0Lv′，v′＝，线框AB到达M2N2时一直运动到CD边到达M3N3的过程中线框中无感应电流产生，只受到重力作用.

线框下落高度为3h，根据动能定理得mg×3h＝mv′2－mv2，线框AB边到达M2N2时的速率为v＝.

(3)线框由静止开始下落到CD边刚离开M4N4的过程中线框中产生电能为E电，线框下落高度为 4.5h，根据能量守恒得重力势能减少量等于线框动能与电能之和为mg×4.5h＝E电＋mv′2，则E电＝mgh－.

[答案] (1) (2) (3)mgh－m3g2R2

2B40L4

解决电磁感应综合问题的一般方法

首先根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律判断电路中的电压和电流情况，

然后隔离系统中的某个导体棒进行受力分析，结合共点力的平衡条件或牛顿第二定律进行求解.在求解电路中产生的热量问题时，一般是根据能量守恒定律采用整体法进行分

析.

1.[电磁感应中的动力学问题]如图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，处于竖

直向下的匀强磁场中.ab棒以水平初速度v0向右运动，下列说法正确的是( )

A.ab棒做匀减速运动

B.回路中电流均匀减小

C.a点电势比b点电势低

D.ab棒受到水平向左的安培力

答案：D 解析：棒具有向右的初速度，根据右手定则，产生b指向a的电流，则

a点的电势比b点的电势高.根据左手定则，安培力向左，ab棒做减速运动，因为电动势减小，电流减小，则安培力减小，根据牛顿第二定律，加速度减小，做加速度减小的减速运动，由于速度不是均匀减小，则电流不是均匀减小，故A、B、C错误，D正确.

2.[电磁感应中的动力学问题]

如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框

右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动.t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域.下列v­t图象中，可能正确描述上述过程的是

( )

A B

C D

答案：D 解析：导线框刚进入磁场时速度设为v0，此时产生的感应电动势E＝BLv0，

感应电流I＝＝，线框受到的安培力F＝BLI＝.由牛顿第二定律F＝ma知，＝ma，由楞次定律知线框开始减速，随v减小，其加速度a减小，故进入磁场时做加速度减小的减速运动.当线框全部进入磁场开始做匀速运动，在出磁场的过程中，仍做加速度减小的减速

运动，故只有D选项正确.

3.[电磁感应中的平衡问题](多选)如图甲所示，在一个倾角为θ的绝缘斜面上有

一“U”形轨道abcd，轨道宽度为L，在轨道最底端接有一个定值电阻R，在轨道中的虚线矩形区域有垂直于斜面向下的匀强磁场B.现让一根长为L、质量为m、电阻也为R的导体棒PQ从轨道顶端由静止释放，从导体棒开始运动到恰好到达轨道底端的过程中其机械能E和位移x间的关系如图乙所示，图中a、b、c均为直线段.若重力加速度g及图

象中E1、E2、x1、x2均为已知量，则下列说法正确的是( )

A.导体棒切割运动时P点比Q点电势高

B.图象中的a和c是平行的

C.导体棒在磁场中做匀变速直线运动

D.可以求出导体棒切割运动时回路中产生的焦耳热

答案：BD 解析：导体棒进入磁场后做切割运动，由右手定则知电流由P向Q，故

Q点的电势高，即A项错误；导体棒进入磁场前沿导轨下滑克服摩擦力做功，机械能线性减小，进入磁场后切割磁感线，回路中有安培力，因图线b仍是线性关系，故安培力为恒力；若有加速度，则安培力会变，故导体棒在磁场中是匀速的，即C项错误；出场后导体棒的受力情况与进入磁场前的受力情况相同，故图线a和c是平行的，即B项正确；由(mgsin θ－f)x1＝mv2，mgsin θ＝f＋F，F＝，(f＋F)(x2－x1)＝E1－E2，Q＝

F(x2－x1)可求焦耳热，即D项正确.

4.[电磁感应中的动力学问题]如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向

里的匀强磁场，两个闭合线圈Ⅰ、Ⅱ分别用同种导线绕制而成，其中Ⅰ为边长为L的正方形，Ⅱ是长为2L、宽为L的矩形，将两个线圈同时从图示位置由静止释放.线圈下边进入磁场时，Ⅰ立即做了一段时间的匀速运动，已知两线圈在整个下落过程中，下边始

终平行于磁场上边界，不计空气阻力，则( )

A.下边进入磁场时，Ⅱ也立即做匀速运动

B.从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈Ⅱ做加速度不断减小的加速运动

C.从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈Ⅱ做加速度不断减小的减速运动

D.线圈Ⅱ先到达地面

答案：C 解析：线圈Ⅱ的电阻是Ⅰ的倍，线圈Ⅱ进入磁场时产生的感应电动势是Ⅰ

的2倍，即RⅡ＝RⅠ，EⅡ＝2EⅠ，由I＝得，IⅡ＝IⅠ；由F安＝BIL，FⅡ＝BIⅡ·2L，FⅠ＝BIⅠ·L，则FⅡ＝FⅠ，但GⅡ＝GⅠ，由于Ⅰ进入磁场做匀速运动，即FⅠ＝GⅠ，则FⅡ>GⅡ，所以Ⅱ进入磁场立即做加速度不断减小的减速运动，A、B错误，C正确；因线圈Ⅰ、Ⅱ进入磁场时速度相同，但此后Ⅰ匀速，Ⅱ减速，故Ⅱ后到达地面，D错误.

5.[动力学和能量综合应用](多选)如图所示，有两根平行光滑导轨EF、GH，导轨间

距离为L，与水平面成θ角，电阻不计，其上端接有定值电阻R.导轨间加有一磁感应强

度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上.m、p、n、q是导轨上的四个位置，mp 与nq平行，且与导轨垂直，mp与nq的间距为2L.电阻为R、长为L、质量为m的导体棒从mp处由静止开始运动，导体棒到达nq处恰好能匀速运动.已知重力加速度为g，下列

说法正确的是( )

A.流过定值电阻R的电流方向为G→E

B.导体棒在nq处的速度大小为2mgRsin θ

B2L2

C.导体棒在nq处的热功率为2m2g2Rsin θ

B2L2

D.导体棒从mp运动到nq，通过定值电阻的电荷量为BL2

R

答案：BD 解析：导体棒下滑切割磁感线，由右手定则可判定m点电势高，流过定

值电阻R的电流方向为E→G，选项A错误；因导体棒到达nq处匀速下滑，所以mgsin θ＝BIL＝，联立得v＝，选项B正确；导体棒的热功率P＝I2R＝2R＝，选项C错误；

导体棒从mp运动到nq，通过定值电阻的电荷量q＝It＝，选项D正确.

2020高考物理一轮复习第九章电磁感应专题十二电磁感应中的动力学和能量综合问题教案

【2019最新】精选高考物理一轮复习第九章电磁感应专题十二电磁感应中的 动力学和能量综合问题教案 突破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] (2016·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，由平衡条件求出ab棒受到的安培力，再由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，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， 由力的平衡条件得2mgsin θ＝μN1＋T＋F ①

N1＝2mgcos θ② 对于cd棒，同理有mgsin θ＋μN2＝T ③ N2＝mgcos θ④ 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ε＝BLv ⑦ 式中，v是ab棒下滑速度的大小 由欧姆定律得I＝⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式得v＝(sin θ－3μcos θ). ⑨[答案] (1)mg(sin θ－3μcos θ) (2)(sin θ－3μcos θ)mgR B2L2考向2 非平衡状态的分析与计算 [典例2] (2017·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＝0.5 m，左端接有容量C＝2 000 μF的电容.质量m＝20 g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＝2 T.现用一沿导轨方向向右的恒力F1＝0.44 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＝5 m/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，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. [解析] (1)当导体棒运动到B处时，电容器两端电压为 U＝Bdv＝2×0.5×5 V＝5 V

2020届高三高考物理一轮复习知识点专项练习： 电磁感应中的动量和能量

电磁感应中的动量与能量 1.(2019·江西名校联盟质检)如图所示，水平面上固定着两根相距L 且电阻不计的足够长的光滑金属导轨，导 轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中，铜棒a 、b 的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R 、 质量均为m ，铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好．现给铜棒a 一个平行导轨向右的瞬时冲量I ，关 于此后的过程，下列说法正确的是 ( ) A ．回路中的最大电流为BLI mR B ．铜棒b 的最大加速度为B 2L 2I 2m 2R C ．铜棒b 获得的最大速度为I m D ．回路中产生的总焦耳热为I 2 2m 2.(2019·湖南雅礼中学一模)一个边长为L 的正方形导线框在倾角为θ的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑， 随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中．如图所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够 远．下列说法正确的是 ( ) A ．线框进入磁场的过程，b 点的电势比a 点高 B ．线框进入磁场的过程一定是减速运动 C ．线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能 D ．线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等 3.(2019·山东滨州高三上学期期末)如图所示，在竖直向上、磁感应强度为B ＝1 T 的匀强磁场中，两条足够长的光滑平行金属导轨固定在水平桌面上，间距l ＝1 m ，电阻不计，金属棒AB 、CD 水平放在两导轨上，相隔为L ＝0.2 m ，棒与导轨垂直并保持良好接触，AB 棒质量为m 1＝0.2 kg ，CD 棒质量为m 2＝0.4 kg ，两金属棒接入电路的总电阻R ＝0.5 Ω，若CD 棒以v 0＝3 m/s 的初速度水平向右运动，在两根金属棒运动到两棒间距最大的过程中，下列说法正确的是( )

2020届高考物理小题专题狂练18：电磁感应中的动力学与能量问题(附解析)

2020届高考物理小题专题狂练18：电磁感应中的动力学与能量问题（附解析） 一、考点内容 (1)导体棒切割磁感线运动时的动力学问题； (2)电磁感应中的能量转化问题； (2)电磁感应中的动量与能量问题。 二、考点突破 1．如图所示装置，电源的电动势E＝8 V，内阻r1＝0.5 Ω，两光滑金属导轨平行放置，间距d＝0.2 m，导体棒ab用等长绝缘细线悬挂并刚好与导轨接触，ab左侧为水平直轨道，右侧为半径R＝0.2 m的竖直圆弧导轨，圆心恰好为细线悬挂点，整个装置处于竖直向下的、磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中。闭合开关后，导体棒沿圆弧运动，已知 ＝0.5 Ω，g取10 m/s2，不考虑运动过程中产生的反电导体棒的质量m＝0.06 kg，电阻r 2 动势，则() A．导体棒ab所受的安培力方向始终与运动方向一致 B．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N C．导体棒摆动过程中的最大动能0.8 J D．导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53° 2．(多选)如图所示，间距为l＝1 m的导轨PQ、MN由电阻不计的光滑水平导轨和与水 平面成37°角的粗糙倾斜导轨组成，水平导轨和倾斜导轨都足够长。导体棒ab、cd的质 量均为m＝1 kg、长度均为l＝1 m、电阻均为R＝0.5 Ω，ab棒静止在水平导轨上，cd 棒静止在倾斜导轨上，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小B ＝ 2 T。现ab棒在水平外力F作用下由静止开始沿水平导轨运动，当ab棒的运动速 度达到一定值时cd棒开始滑动。已知cd棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为μ＝0.8，且cd

棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两导体棒与导轨始终接触良好，重力加速度g ＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。关于该运动过程，下列说法正确的是() A．cd棒所受的摩擦力方向始终沿倾斜导轨向上 B．cd棒所受的摩擦力方向先沿倾斜导轨向上后沿倾斜导轨向下 C．cd棒开始滑动时，ab棒的速度大小为19.375 m/s D．cd棒开始滑动时，ab棒的速度大小为9.375 m/s 3．(多选)如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L 滑过磁的区域内，现有一边长为d(d

2020届人教版高考物理一轮复习测试专题《电磁感应中的综合问题》(含解析)

2020届人教版高三物理一轮复习测试专题《电磁感应中的综合问题》 一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分) 1.如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1＝B，B2＝2B。一个竖直放置的边长为a，质量为m，电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v/2，则下列结论中正确的是（） A．此过程中通过线框截面的电量为 B．此过程中回路产生的电能为0.5mv2 C．此时线框的加速度为 D．此时线框中的电功率为 2.如图甲所示，在竖直向上的磁场中，水平放置一个单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m2，线圈电阻为1 Ω，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，规定从上往下看顺时针方向为线圈中感应电流i的正方向．则() A． 0～5 s内i的最大值为0.1 A B．第4 s末i的方向为正方向

C．第3 s内线圈的发热功率最大 D． 3～5 s内线圈有扩张的趋势 3.如图所示，等腰直角区域EFG内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，直角边CF长度为2L.现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以恒定速度v水平向右匀速通过磁场．t＝0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上，且C与E重合)，规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t 的关系图线正确的是() 4.如图甲所示，在坐标系x Oy中，有边长为L的正方形金属线框abcd，其对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点O处。在y轴右侧的第I象限内有一等腰直角三角形区域，直角边边长为L，底边的左端位于坐标原点O处，内有垂直纸面向里的匀强磁场。t=0时刻，线圈从图示位置沿cb方向，匀速穿过磁场区域。取a b c d a为感应电流的正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i、ab间的电势差U ab。随时间t变化的图线应是乙图中的（） 5.如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图 (b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，

高三一轮专题复习 电磁感应中的动力学及能量问题

高三一轮专题复习 电磁感应中的动力学及能量问题 一、知识点几规律总结 （一）用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下： (二)求解焦耳热Q 的三种方法 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。 二、学以致用 1、如图所示，金属棒AB 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，棒与导轨接触良好，棒AB 和导轨的电阻均忽略不计，导轨左端接有电阻R ，垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面，现以水平向右的恒力F 拉着棒AB 向右移动，t 秒末棒AB 的速度为v ，移动距离为x ，且在t 秒内速度大小一直在变化，则下列判断正确的是( ) A ．t 秒内A B 棒所受安培力方向水平向左且逐渐增大 B ．t 秒内AB 棒做加速度逐渐减小的加速运动 C ．t 秒内AB 棒做匀加速直线运动 D ．t 秒末外力F 做功的功率为2Fx t 2、如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R ，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F 作用下加速上升的一段时间内，力F 做的功与安培力做的功的代数和等于( ) A ．棒的机械能增加量 B ．棒的动能增加量

C ．棒的重力势能增加量 D ．电阻R 上放出的热量 3、如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B ，一根质量为m 的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度v m ，则( ) A ．如果 B 增大，v m 将变大 B ．如果α增大，v m 将变大 C ．如果R 变小，v m 将变大 D ．如果m 变小，v m 将变大 4、如图足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN 与PQ 平行且间距为L ，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑 ，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R ，当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时，棒的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中( ) A ．运动的平均速度大小为12v B ．下滑的位移大小为qR BL C ．产生的焦耳热为qBL v D ．受到的最大安培力大小为B 2L 2v R 5、如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为g 。则此过程( ) A ．杆的速度最大值为(F －μmg )R B 2d 2 B ．流过电阻R 的电荷量为Bdl R ＋r C ．恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D ．恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 6、如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l ＝0.5 m ，左端接有阻值R ＝0.3 Ω的电阻。一质量m ＝0.1 kg ，电阻r ＝0.1 Ω的金属棒MN 放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B ＝0.4 T 。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a ＝2 m/s 2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x ＝9 m 时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2＝2∶1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： (1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R 的电荷量q ； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2； (3)外力做的功W F 。

6.2020届高考物理专题学案：电磁感应与交流电(5)电磁感应中的动力学、能量问题+Word版含答案

电磁感应中的动力学、能量问题 1、如图,间距为L,电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m,电阻也为R的金属棒ab,金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现金属棒在水平拉力F作用下以速度v0沿导轨向右匀速运动。下列说法正确的是( ) A.金属棒ab上电流的方向是a→b B.电阻R两端的电压为BLv0 C.金属棒ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D.拉力F做的功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热 2、如图(a)所示,在光滑水平面上用恒力F拉质量为1kg的单匝均匀正方形铜线框,在1位置以速度v0=3m/s进入匀强磁场时开始计时,此时线框中感应电动势为1V,在t=3s时线框到达2位置开始离开匀强磁场。此过程中线框的v—t图象如图(b)所示,那么( ) A.t=0时,线框右侧边两端M、N间的电压为0.25V B.恒力F的大小为0.5N C.线框完全离开磁场的瞬间的速度大小为3m/s D.线框完全离开磁场的瞬间的速度大小为1m/s 3、如图,用某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一电阻为R的导体棒PQ在水平拉力作用下沿ab、dc

办以速度v 匀速滑动,滑动过程中PQ 始终与ab 垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。则在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( ) A.PQ 中电流先增大后减小 B.PQ 两端电压先减小后增大 C.线框消耗的电功率先减小后增大 D.作用在PQ 上拉力的功率先减小后增大 4、如图甲所示,闭合线圈固定在小车上,总质量为1kg .它们在光滑水平面上以10/m s 的速度进入与线圈平面垂直、磁感应强度为B 的水平有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.已知小车运动的速度v 随车的位移x 变化的v x -图象如图乙所示.则( ) A.线圈的长度15L cm = B.磁场的宽度15d cm = C. 线圈通过磁场过程中产生的热量为48J D.线圈进入磁场过程中做匀加速运动,加速度为0.82/m s 5、如图所示,在一固定水平放置的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁,从离地面高h 处,由静止开始下落,最后落在水平地面上.磁铁下落过程中始终保持竖直方向,并从圆环中心穿过圆

高中物理新高考考点复习40 电磁感应中的动力学、能量与动量问题

考点规范练40 电磁感应中的动力学、能量与动量问题 一、单项选择题 1.如图所示,在光滑绝缘水平面上,有一矩形线圈以一定的初速度进入匀强磁场区域,线圈全部进入匀强磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,磁场区域宽度大于线圈宽度,则( ) A.线圈恰好在完全离开磁场时停下 B.线圈在未完全离开磁场时即已停下 C.线圈在磁场中某个位置停下 D.线圈能通过场区不会停下 2.如图所示,两光滑平行金属导轨间距为l ,直导线MN 垂直跨在导轨上,且与导轨接触良好,整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B 。电容器的电容为C ,除电阻R 外,导轨和导线的电阻均不计。现给导线MN 一初速度,使导线MN 向右运动,当电路稳定后,MN 以速度v 向右做匀速运动时( ) A.电容器两端的电压为零 B.电阻两端的电压为Blv C.电容器所带电荷量为CBlv D.为保持 MN 匀速运动,需对其施加的拉力大小为B 2l 2v R 3.(2021·辽宁模拟)如图所示,间距l=1 m 的两平行光滑金属导轨固定在水平面上,两端分别连接有阻值均为2 Ω的电阻R 1、R 2,轨道有部分处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B=1 T 的有界匀强磁场中,磁场两平行边界与导轨垂直,且磁场区域的宽度为d=2 m 。一电阻r=1 Ω、质量m=0.5 kg 的导体棒ab 垂直置于导轨上,导体棒现以方向平行于导轨、大小v 0=5 m/s 的初速度沿导轨从磁场左侧边界进入磁场并通过磁场区域,若导轨电阻不计,则下列说法正确的是( ) A.导体棒通过磁场的整个过程中,流过电阻R 1的电荷量为1 C B.导体棒离开磁场时的速度大小为2 m/s C.导体棒运动到磁场区域中间位置时的速度大小为3 m/s D.导体棒通过磁场的整个过程中,电阻R 2产生的电热为1 J 4.如图所示,条形磁体位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置,一半径为R 、质量为m 的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑,重力加速度大小为g 。下列说法正确的是( )

高考物理一轮复习课时检测(六十二)电磁感应中的动力学问题(含解析)新人教版

电磁感应中的动力学问题 1．平行金属导轨左端接有阻值为R 的定值电阻，右端接有电容为C 的电容器，平行导轨间距为L 1。导体棒与导轨接触良好并以恒定的速度v 通过宽为L 2、磁感强度为B 的匀强磁场，导体棒和金属导轨电阻不计，则全过程中通过电阻R 的电荷量为( ) A ．q ＝BL 1L 2 R B ．q ＝BL 1L 2＋CBL 1vR R C ．q ＝ BL 1L 2＋CBv R D ．q ＝ BL 1L 2v R 解析：选A 导体棒与导轨接触良好并以恒定的速度v 通过宽为L 2、磁感强度为B 的匀强磁场，产生的感应电动势为：E ＝BL 1v ，通过导体棒的感应电流为I ＝E R ＝BL 1v R ，全过程通过电 阻R 的电荷量为q ＝It ＝ BL 1vt R ＝BL 1L 2 R ，故A 正确，B 、C 、D 错误。 2.如图所示，在一匀强磁场中有一U 形导线框abcd ，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于ab 的一根导体杆，它可在ab 、cd 上无摩擦地滑动。ef 及线框中导线的电阻不计。开始时，给 ef 一个向右的初速度，则( ) A ．ef 将减速向右运动，但不是匀减速 B ．ef 将匀减速向右运动，最后停止 C ．ef 将匀速向右运动 D ．ef 将往返运动 解析：选A ef 向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，根据右手定则和 左手定则可知，ef 受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，由F ＝BIL ＝B 2L 2v R ＝ma ，知ef 做的是加速度减小的减速运动，故A 正确。 3.(多选)如图所示，平行的金属导轨与电路处在垂直纸面向里的匀强磁场B 中，一金属杆放在金属导轨上，在恒定外力F 作用下做匀速运动，则在开关S( ) A ．闭合瞬间通过金属杆的电流增大 B ．闭合瞬间通过金属杆的电流减小 C ．闭合后金属杆先减速后匀速 D ．闭合后金属杆先加速后匀速

高考物理一轮复习名师预测：专题电磁感应中的动力学和能量问题(含解析)

名师预测 1.如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后() A．金属棒ab、cd都做匀速运动 B．金属棒ab上的电流方向是由b向a C．金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3 D．两金属棒间距离保持不变 2.如图所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用．金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是() A．作用在金属棒上各力的合力做功为零 B．重力做的功等于系统产生的电能 C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热 答案AC 解析根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减

少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对． 3. 如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则() A．金属棒ab最终可能匀速下滑 B．金属棒ab一直加速下滑 C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势 D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动 4．如图1(a)所示为磁悬浮列车模型，质量M＝1 kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ1＝0.1的粗糙水平地面上．位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量m＝1 kg，边长为1 m，电阻为1 16Ω，与绝缘板间的动摩擦因数μ2＝0.4.OO′为AD、BC的中线．在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OO′CD区域内磁场如图(b)所示，CD恰在磁场边缘以外；OO′BA 区域内磁场如图(c)所示，AB恰在磁场边缘以内(g＝10 m/s2)．若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则金属框从静止释放后 () 图1

高中物理-专题 电磁感应中的动力学问题(提高篇)(解析版)

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2） 第四部分 电磁感应 专题4.11 电磁感应中的动力学问题（提高篇） 一．选择题 1． （2020陕西咸阳一模）CD 、EF 是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，磁场区域的长度为d ，如图所示导轨的右端接有一电阻R ，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为R 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是（ ） A. 电阻R 2BL gh B. 流过电阻R 的电荷量为 2BLd R C. 整个电路中产生的焦耳热为mgh-μmgd D. 电阻R 中产生的焦耳热为 1 2 mgh 【参考答案】ABC 【名师解析】金属棒下滑过程中，由机械能守恒定律得：mgh= 12 mv 2 ，所以金属棒到达水平面时的速度v=2gh ，金属棒到达水平面后进入磁场受到向左的安培力做减速运动，则导体棒刚到达水平面时的速度 最大，所以最大感应电动势为E=BLv ，最大的感应电流为I=E/2R= 22BL gh R ，故A 正确；流过电阻R 的电荷量为q= r R ∆Φ+=2BLd R ，故B 正确；金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：mgh-W B -μmgd=0-0， 则克服安培力做功：W B =mgh-μmgd ，所以整个电路中产生的焦耳热为Q=W B =mgh-μmgd ，故C 正确；克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热为：Q R =Q/2= 1 2 （mgh-μmgd ），故D 错误。 【关键点拨】。 金属棒在弯曲轨道下滑时，只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律或动能定理可以求出金属棒到

2024版新教材高考物理全程一轮总复习第十二章电磁感应专题强化十二电磁感应中动力学能量和动量问题学生

专题强化十二电磁感应中的动力学、能量和动量问题 【素养目标】 1.掌握处理电磁感应中动力学，能量和动量问题的方法.2.能分析电磁感应规律在生产生活中的应用． 题型一电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下 例1[2022·湖北卷]如图所示，高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直，磁场方向垂直于纸面向里．正方形单匝线框abcd的边长L＝0.2 m、回路电阻R＝1.6×10－3Ω、质量m＝0.2 kg.线框平面与磁场方向垂直，线框的ad边与磁场左边界平齐，ab边与磁场下边界的距离也为L.现对线框施加与水平向右方向成θ＝45°角、大小为4√2 N的恒力F，使其在图示竖直平面内由静止开始运动．从ab边进入磁场开始，在竖直方向线框做匀速运 ，求： 动；dc边进入磁场时，bc边恰好到达磁场右边界．重力加速度大小取g＝10m s2 (1)ab边进入磁场前，线框在水平方向和竖直方向的加速度大小； (2)磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热； (3)磁场区域的水平宽度． [试答]

针对训练 1．(多选)如图甲所示，倾角为α＝37°的足够长绝缘斜面体固定在水平面上，在两平行于斜面底边的虚线之间存在垂直斜面向上的匀强磁场，两平行虚线间的距离为d＝0.1 m，质量为m＝0.01 kg、阻值为r＝1 Ω的正方形导体框由虚线1上侧无初速释放，经过一段时间导体框穿过磁场，整个过程中导体框的ab边始终与虚线平行，导体框由释放到离开磁场的过程，其速度随时间的变化规律如图乙所示，已知磁感应强度大小为B＝1 T，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.则下列说法正确的是( ) A．导体框与斜面体之间的动摩擦因数为0.5 B．导体框的边长为0.2 m C．导体框由释放到cd边离开虚线2的时间为1 s D．整个过程，导体框中产生的焦耳热为4×10－3 J 2．[2023·南昌摸底考试]如图甲所示，两条相距l＝2 m的水平粗糙导轨左端接一定值电阻R＝1 Ω，当t＝0时，一质量为m＝2 kg，阻值为r的金属杆，在水平外力F的作用下由静止开始向右运动，5 s末到达MN，MN右侧为一匀强磁场，磁感应强度大小B＝0.5 T，方向垂直纸面向里．当金属杆到达MN(含MN)后，保持外力的功率不变，金属杆进入磁场8 s 末开始做匀速直线运动．整个过程金属杆的v－t图像如图乙所示，若导轨电阻忽略不计，金属杆和导轨始终垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度g＝10 m/s2. (1)求金属杆进入磁场后外力F的功率P. (2)若前8 s回路产生的总焦耳热为Q＝51 J，求金属杆在磁场中运动的位移大小． (3)求定值电阻R与金属杆的阻值r的比值．

(北京专用)高考物理一轮复习 第十二章 电磁感应 第4讲 电磁感应中的动力学和能量问题检测-人教版高

第4讲电磁感应中的动力学和能量问题 根底巩固 1.(2017丰台一模,18)如下列图,一水平面内固定两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨上面横放着两根完全一样的铜棒ab和cd,构成矩形回路,在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场B。开始时,棒cd 静止,棒ab有一个向左的初速度v0,如此关于两棒以后的运动,如下说法正确的答案是( ) A.ab棒做匀减速直线运动,cd棒做匀加速直线运动 B.ab棒减小的动量等于cd棒增加的动量 C.ab棒减小的动能等于cd棒增加的动能 D.两棒一直运动,机械能不断转化为电能 2.(2016东城一模,19)如下列图,外表粗糙的水平传送带在电动机的带动下以速度v 匀速运动,在空间中边长为2L的正方形固定区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、边长为L的正方形金属线圈abcd平放在传送带上,与传送带始终无相对运动,如下说法中正确的答案是( ) A.在线圈进入磁场过程与穿出磁场过程中,感应电流的方向都沿abcda方向 B.在线圈穿过磁场区域的过程中,线圈始终受到水平向左的安培力

C.在线圈进入磁场过程中,线圈所受静摩擦力的功率为 D.在线圈穿过磁场区域的过程中,电动机多消耗的电能为 3.(2016海淀零模,18)如下列图,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角,其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒在MN与PQ之间局部的电阻为R,当ab棒沿导轨下滑的距离为x时,棒的速度大小为v。如此在这一过程中( ) A.金属棒ab运动的加速度大小始终为 B.金属棒ab受到的最大安培力为sin θ C.通过金属棒ab横截面的电荷量为 D.金属棒ab产生的焦耳热为x 4.某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪,测速原理如下列图。在传送带一端的下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直传送带平面(纸面)向里、有理想边界的匀强磁场,且电极之间接有理想电压表和电阻R,传送带背面固定有假设干根间距为d的平行细金属条,其电阻均为r,传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中,且金属条与电极接触良好。当传送带以一定的速度匀速运动时,电压表的示数为U。如此如下说法中正确的答案是( ) A.传送带匀速运动的速率为

选修3-2 第九章 专题突破2 电磁感应中的动力学和能量问题

专题突破2电磁感应中的动力学和能量问题 电磁感应中的动力学问题 1.两种状态及处理方法 【例1】(2018·盐城市第三次模拟)如图1所示，两根电阻不计、相距L、足够长的平行金属直角导轨，一部分处在水平面内，另一部分处在竖直平面内。导轨所在空间存在大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。金属棒ab质量为2m，电阻为R；cd质量为m，电阻为2R，两棒与导轨间动摩擦因数均为μ，ab棒在水平向左拉力作用下，由静止开始沿水平轨道做匀加速运动，同时cd棒由静止释放，cd棒速度从0达到最大的过程中拉力做功为W，重力加速度为g。求： 图1 (1)cd棒稳定状态时所受的摩擦力； (2)cd棒速度最大时，ab棒两端的电势差； (3)cd棒速度从0达到最大的过程中，ab棒克服阻力做的功。 解析(1)cd棒最终保持静止状态，所受的合力为0

mg －F f 静＝0，F f 静＝mg ，方向：竖直向上 (2)cd 棒速度达到最大时，所受合力为0 mg －F f 滑＝0，F f 滑＝μF N ，F N ＝F 安＝BIL ab 棒两端的电势差U ＝I ·2R ＝2mgR μBL (3)cd 棒速度从0达到最大的过程中，ab 棒克服阻力做的功为W 阻＝W 摩＋W 安 W －W 阻＝12·2m v 2ab 电路中的感应电动势E ＝BL v ab 由闭合电路欧姆定律 I ＝BL v ab 3R 对cd 棒有μBIL ＝mg 联立解得v ab ＝3Rmg μB 2L 2 W 阻＝W －9R 2m 3g 2 μ2B 4L 4 答案 见解析 用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下： 电磁感应中的能量问题 1.电磁感应中的能量转化

高考一轮复习物理教案(新教材鲁科版)第十二章电磁感应专题强化二十四电磁感应中的动力学和能量问题

专题强化二十四电磁感应中的动力学和能量问题 目标要求 1.会用动力学知识分析电磁感应问题.2.会用功能关系和能量守恒解决电磁感应中的能量问题． 题型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．用动力学观点解答电磁感应问题的一般步骤 3．导体常见运动情况的动态分析 v ↓ E＝Bl v ↓ I＝ E R＋r ↓ F安＝BIl ↓ F合若F合＝0匀速直线运动 若F合≠0 ↓ F合＝ma a、v同向 v增大，若a恒定，拉力F增大 v增大，F安增大，F合减小，a减小，做加 速度减小的加速运动，减小到a＝0，匀速 直线运动 a、v反向 v减小，F安减小，a减小，当a＝0，静止 或匀速直线运动

考向1“单棒＋电阻”模型 例1(2023·陕西咸阳市模拟)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气阻力影响，则下列图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律的是() 答案A 解析线框先做自由落体运动，t1时刻ab边进入磁场做减速运动，加速度逐渐减小，而A 图像中的加速度逐渐增大，故A错误；线框先做自由落体运动，若进入磁场时重力小于安培力，ab边进入磁场后做减速运动，当加速度减小到零时做匀速直线运动，cd边进入磁场后线框做自由落体运动，加速度为g，故B正确；线框先做自由落体运动，ab边进入磁场时若重力大于安培力，做加速度减小的加速运动，cd边进入磁场后线框做自由落体运动，加速度为g，故C正确；线框先做自由落体运动，ab边进入磁场时若重力等于安培力，做匀速直线运动，cd边进入磁场后，线框继续做自由落体运动，加速度为g，故D正确． 例2(多选)如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动．整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8 N，经过2 s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨．已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1 m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1 kg、电阻为1 Ω，磁感应强度大

专题九 电磁感应中的动力学和能量问题(真题精讲) 2019高考物理真题透析一轮复习Word版含解析

【专题解读】 1.本专题是动力学观点和能量观点在电磁感应中的综合应用，高考常以计算题的形式命题． 2．学好本专题，可以极大培养同学们的分析能力、推理能力和规范表达的能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决电磁感应问题中最难问题的信心． 3．用到的知识有：法拉第电磁感应定律、楞次定律、牛顿运动定律、共点力的平衡条件、动能定理、焦耳定律、能量守恒定律等． 考点精讲 考向一 电磁感应中的动力学问题 1．题型简述：感应电流在磁场中受到安培力的作用，因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起．解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律(共点力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理等)． 2．两种状态及处理方法 3.动态分析的基本思路 解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度最大值或最小值的条件．具体思路如下： 导体受外力运动――→E ＝Blv 感应电动势感应电流――→F ＝BIl 导体受安培力→合力变化――→F 合＝ma 加速度变化→速度变化→临界状态 【例1】 如图1所示，两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为

R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域，区域中 存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B 1随时间t 的变化关系为B 1＝kt ，式中k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN (虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B 0，方向也垂直于纸面向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t 0时刻恰好以速度v 0越过MN ，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计．求： 图1 (1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值； (2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小． 【答案】(1) kt 0S R (2)B 0lv 0(t －t 0)＋kSt (B 0lv 0＋kS ) B 0l R 由电流的定义得 I ＝ Δq Δt ④ 联立①②③④式得 |Δq |＝kS R Δt ⑤ 由⑤式得，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内即Δt ＝t 0，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为

2020年高考物理一轮复习考点归纳专题电磁感应含答案

2020年高考一轮复习知识考点专题10 《电磁感应》 第一节电磁感应现象楞次定律 【基本概念、规律】 一、磁通量 1．定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积S和B的乘积． 2．公式：Φ＝B·S. 3．单位：1 Wb＝1_T·m2. 4．标矢性：磁通量是标量，但有正、负． 二、电磁感应 1．电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有电流产生，这种现象称为电磁感应现象．2．产生感应电流的条件 (1)电路闭合；(2)磁通量变化． 3．能量转化 发生电磁感应现象时，机械能或其他形式的能转化为电能． 特别提醒：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生． 三、感应电流方向的判断 1．楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化． (2)适用情况：所有的电磁感应现象． 2．右手定则 (1)内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内，让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向． (2)适用情况：导体切割磁感线产生感应电流． 【重要考点归纳】 考点一电磁感应现象的判断 1.判断电路中能否产生感应电流的一般流程： 2.判断能否产生电磁感应现象，关键是看回路的磁通量是否发生了变化．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1有多种形式，主要有： (1)S、θ不变，B改变，这时ΔΦ＝ΔB·S sin θ； (2)B、θ不变，S改变，这时ΔΦ＝ΔS·B sin θ；

(3)B、S不变，θ改变，这时ΔΦ＝BS(sin θ2－sin θ1)． 考点二楞次定律的理解及应用 1．楞次定律中“阻碍”的含义 2．应用楞次定律判断感应电流方向的步骤 考点三“一定律三定则”的综合应用 1．“三个定则与一个定律”的比较 2. 无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是涉及磁力都用左手判断． “电生磁”或“磁生电”均用右手判断． 【思想方法与技巧】 楞次定律推论的应用 楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因，推论

2020高考物理一轮总复习课时冲关三十八链接高考12电磁感应中的动力学和能量问题含解析新人教版20190606219

电磁感应中的动力学和能量问题 [A 级－基础练] 1．(2018·江苏卷)如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ，间距为d .导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向与导轨平面垂直．质量为m 的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s ，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流．金属棒被松开后，以加速度a 沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为 g .求下滑到底端的过程中，金属棒 (1)末速度的大小v ； (2)通过的电流大小I ； (3)通过的电荷量Q . 解析：(1)金属棒做匀加速直线运动，根据运动学公式有v 2 ＝2as 解得v ＝2as (2)金属棒所受安培力F 安＝IdB 金属棒所受合力F ＝mg sin θ－F 安 根据牛顿第二定律F ＝ma 解得I ＝ m g sin θ－a dB (3)金属棒的运动时间t ＝v a ，电荷量Q ＝It 解得Q ＝ 2asm g sin θ－a dBa 答案：(1)2as (2)m g sin θ－a dB (3) 2asm g sin θ－a dBa 2．(2019·惠州模拟)如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成θ＝37°放置，在斜面上虚线aa ′和bb ′与斜面底边平行，在aa ′、bb ′围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B ＝1 T ；现有一质量为m ＝10 g ，总电阻R ＝1 Ω、边长d ＝0.1 m 的正方形金属线圈MNPQ ，让PQ 边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿

过整个磁场区域．已知线圈与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，(g 取10 m/s 2 ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)线圈进入磁场区域时的速度； (2)线圈释放时，PQ 边到bb ′的距离； (3)整个线圈穿过磁场的过程中，线圈上产生的焦耳热． 解析：(1)对线圈受力分析，根据平衡条件得： F 安＋μmg cos θ＝mg sin θ， F 安＝BId ，I ＝E R ，E ＝Bdv ， 联立代入数据解得：v ＝2 m/s. (2)线圈进入磁场前做匀加速运动，根据牛顿第二定律得： a ＝mg sin θ－μmg cos θm ＝2 m/s 2 线圈释放时，PQ 边到bb ′的距离 L ＝v 22a ＝22 2×2 m ＝1 m. (3)由于线圈刚好匀速穿过磁场，则磁场宽度等于 d ＝0.1 m ， Q ＝W 安＝F 安·2d 代入数据解得：Q ＝2×10－2 ×2×0.1 J＝4×10－3 J. 答案：(1)2 m/s (2)1 m (3) 4×10－3 J 3．足够长的平行金属导轨MN 和PQ 表面粗糙，与水平面间的夹角为θ＝37°(sin 37°＝0.6)，间距为1 m ．垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4 T ，P 、M 间所接电阻的阻值为8 Ω.质量为2 kg 的金属杆ab 垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25.金属杆ab 在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F 作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8 m/s ，取g ＝10 m/s 2 ，求：