人教版高考物理一轮复习第10章电磁感应专题突破8动力学动量和能量观点在电磁感应中的应用课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第10章电磁感应专题突破8动力学动量和能量观点在电磁感应中的应用课件，共48页。

2．两种状态及处理方法
3.力学对象和电学对象的相互关系
　“导体棒”切割的动力学问题[典例1]　(2021·重庆巴蜀中学模拟)如图所示，两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ＝30°，两导轨之间的距离为L＝1 m，两导轨M、P之间接入电阻R＝0.2 Ω，导轨电阻不计，在abdc区域内有一个方向垂直于两导轨平面向下的磁场Ⅰ，磁感应强度B0＝1 T，磁场的宽度x1＝1 m；在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向下的磁场Ⅱ，磁感应强度B1＝0.5 T。一个质量为m＝1 kg的金属棒垂直放在金属导轨上，与导轨接触良好，金属棒的电阻r＝0.2 Ω，若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放，则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速运动。金属棒进入磁场Ⅱ后，经过ef时又达到稳定状态，cd与ef之间的距离x2＝8 m。(g取10 m/s2)求：
(1)金属棒在磁场Ⅰ运动的速度大小。(2)金属棒滑过cd位置时的加速度大小。(3)金属棒在磁场Ⅱ中达到稳定状态时的速度大小。
[答案]　(1)2 m/s　(2)3.75 m/s2　(3)8 m/s
　“导体框”切割的动力学问题[典例2]　(2021·湖北孝感期末)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的正方形线圈，Ⅱ是长2L、宽为L的矩形线圈，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
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，此后一段时间Ⅰ匀速，Ⅱ减速，当线圈Ⅰ、Ⅱ完全进入磁场后都做加速度为g的匀加速直线运动，故线圈Ⅱ后到达地面，D错误。[答案]　C
规律总结“四步法”分析电磁感应中的动力学问题
1．(多选)(2021·河南郑州高三检测)如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面(纸面)垂直，磁场的上、下边界(虚线)均为水平面；纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd，其上、下两边均与磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距。若线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至ab边到达磁场下边界为止，线框下落的速度大小可能(　　)A．始终减小　　　　　B.始终不变C．始终增加 D．先减小后增加
解析：本题考查电磁感应中的动力学问题及其相关的知识点。若ab边进入磁场时所受安培力小于重力，则导线框继续加速运动，完全进入磁场中，做加速度为g的加速运动，若ab边出磁场时所受安培力小于重力，则导线框继续加速运动，也就是说，线框下落的速度大小可能始终增加，选项C正确；若ab边进入磁场时所受安培力大于重力，则导线框做减速运动，完全进入磁场中，做加速度为g的加速运动，若ab边出磁场时所受安培力小于重力，则导线框继续加速运动，也就是说，线框下落的速度大小可能先减小后增加，选项D正确。
2．(多选)(2020·高考全国卷Ⅰ)如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。经过一段时间后(　　)A．金属框的速度大小趋于恒定值B．金属框的加速度大小趋于恒定值C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值
3．(2021·江西吉水中学等三校联考)如图所示，金属杆ab、cd置于平行轨道MN、PQ上，可沿轨道滑动，两轨道间距l＝0.5 m，轨道所在空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T，用力F＝0.25 N向右水平拉杆ab，若ab、cd与轨道间的滑动摩擦力分别为Ff1＝0.15 N、Ff2＝0.1 N，两杆的有效电阻R1＝R2＝0.1 Ω，设导轨电阻不计，ab、cd的质量关系为2m1＝3m2，且ab、cd与轨道间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。求：
(1)此两杆之间的稳定速度差；(2)若F＝0.3 N，两杆间稳定速度差又是多少？
则有F－Fm－Ff1＝0，由此得vmax＝0.32 m/s。(2)当F＝0.3 N＞Ff1＋Ff2，对ab、cd组成的系统，ab、cd所受安培力大小相等，方向相反，合力为零，则系统受的合外力为F合＝F－Ff1－Ff2＝0.05 N。两杆相对稳定时，对系统有F合＝(m1＋m2)a，因为2m1＝3m2，
答案：(1)0.32 m/s　(2)0.384 m/s
2．求解焦耳热Q的三种方法
　电磁感应中动量定理和能量问题[典例3]　如图1所示，两平行长直光滑金属导轨水平放置，间距为L，左端连接一个电容为C的电容器，导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m的金属棒垂直导轨放置，某时刻金属棒获得一个水平向右的初速度v0，之后金属棒运动的v-t 图象如图2所示。不考虑导轨的电阻。
(1)求金属棒匀速运动时的速度v1；(2)求金属棒匀速运动时电容器的电荷量q；(3)已知金属棒从开始到匀速运动的过程中，产生的焦耳热为Q，求电容器充电稳定后储存的电能E0。
(1)绝缘棒a与金属棒b发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小。(2)金属棒b进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度大小。(3)两金属棒b、c上最终产生的总焦耳热。
规律总结 应用“三大观点”的常见情景
4．如图所示，足够长的U形光滑导轨固定在倾角为30°的斜面上，导轨的宽度L＝0.5 m，其下端与R＝1 Ω的电阻连接，质量为m＝0.2 kg的导体棒(长度也为L)与导轨接触良好，导体棒及导轨电阻均不计。磁感应强度B＝2 T的匀强磁场垂直于导轨所在的平面，用一根与斜面平行的不可伸长的轻绳跨过定滑轮将导体棒和质量为M＝0.4 kg 的重物相连，重物离地面足够高。使导体棒从静止开始沿导轨上滑，当导体棒沿导轨上滑t＝1 s时，其速度达到最大。求：(取g＝10 m/s2)
(1)导体棒的最大速度vm；(2)导体棒从静止开始沿轨道上滑时间t＝1 s的过程中，电阻R上产生的焦耳热是多少？
答案：(1)3 m/s　(2)0.9 J
5．(2021·辽宁师大附属中高三检测)如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r＝0.5 m的竖直半圆，两导轨间距离l＝0.3 m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B＝1 T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为l的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m1＝0.2 kg、m2＝0.1 kg，电阻分别为R1＝0.1 Ω、R2＝0.2 Ω。现让ab棒以v0＝10 m/s的初速度开始水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g＝10 m/s2，求：
(1)ab棒开始向右运动时cd棒的加速度a0；(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W。