发布时间 : 星期二 文章2019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 含答案更新完毕开始阅读ea27244903020740be1e650e52ea551810a6c91f
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 Ⅱ 1．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 Ⅱ 1．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。
BLv0B2L2v
尝试解答 (1) b→a (2)gsinθ－。
R＋rm?R＋r?(1)导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＝
BLv
＝ R＋rR＋rE2BLv0＝ R＋rR＋rE1B2L2v
导体棒受到的安培力大小F＝BIL＝，方向沿斜面向上。
R＋r根据牛顿第二定律有mgsinθ－F＝ma 解得a＝gsinθ－。
m?R＋r?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。
B2L2v
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。
B2l2v0
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
RmgR＝22。 Bl
若线框进入磁场时v>v0，则线框先减速再匀速；若v [跟踪训练] (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＝2mgvsinθ B．P＝3mgvsinθ vg C．当导体棒速度达到时加速度大小为sinθ 22 D．在速度达到2v以后的匀速运动过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 答案 AC B2L2v 解析 当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向有mgsinθ＝R；当导体棒第二次匀速运