高考物理一轮复习第11章专题突破13电磁感应中的动力学、动量和能量问题课件

这是一份高考物理一轮复习第11章专题突破13电磁感应中的动力学、动量和能量问题课件，共57页。PPT课件主要包含了细研考点·突破题型，思路点拨，答案20W，答案9m等内容，欢迎下载使用。
1．两种状态及处理方法
突破一 电磁感应中的动力学问题　师生共研
浙江6月卷 2022·T21
海南卷 2022·T17
2．“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 关键：抓住力学对象和电学对象间的桥梁——感应电流I、切割速度v。
[典例1]　(2021·全国乙卷)如图，一倾角为α的光滑固定斜面的顶端放有质量M＝0.06 kg的U形导体框，导体框的电阻忽略不计；一电阻R＝3 Ω的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF；EF与斜面底边平行，长度L＝0.6 m。初始时CD与EF相距s0＝0.4 m，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离s1＝ m后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界
(图中虚线)与斜面底边平行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小B＝1 T，重力加速度大小g取10 m/s2，sin α＝0.6。求：
(1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；
[解析]　金属棒与导体框同时由静止释放后，二者共同做匀加速直线运动，加速度a0＝gsin α＝6 m/s2①设金属棒进入磁场时的速度大小为v0，则v02＝2a0s1②解得v0＝1.5 m/s金属棒进入磁场时感应电动势E＝BLv0③
[答案]　0.18 N　
(2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数；
[解析]　设金属棒的质量为m，金属棒和导体框之间的动摩擦因数为μ，金属棒进入磁场后受到沿斜面向上的安培力，做匀速直线运动，导体框继续做匀加速直线运动，设加速度为a，金属棒相对导体框向上运动，故金属棒受到沿斜面向下的摩擦力，导体框受到沿斜面向上的摩擦力。对金属棒有FA1＝mgsin α＋μmgcs α⑦对导体框有Mgsin α－μmgcs α＝Ma ⑧
(3)导体框匀速运动的距离。
[解析]　设从金属棒刚进入磁场到导体框的EF边进入磁场经历的时间为t，则v＝v0＋at⑭解得t＝0.2 s设磁场区域的宽度为d，则d＝v0t＝0.3 m⑮金属棒出磁场后的加速度a′＝gsin α＋μgcs α＝9 m/s2 ⑯
规律总结　解决电磁感应中动力学问题的关键是做好研究对象的受力分析及运动状态的分析，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：
[跟进训练] 1．(竖直面内的动力学问题)(多选)(2021·全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是(　　) A．甲和乙都加速运动B．甲和乙都减速运动 C．甲加速运动，乙减速运动 D．甲减速运动，乙加速运动
2．(水平面内的动力学问题)(多选)(2022·山东威海市期中)如图所示，光滑水平面上固定一正方形线框，线框的边长为L，质量为m，电阻为R，线框的右边刚好与虚线AB重合，虚线的右侧有垂直于水平面的匀强磁场，磁感应强度为B，线框通过一水平细线绕过轻质定滑轮与一质量为M的重物相连，重物离地面足够高，重力加速度为g。现由静止释放线框，当线框刚好要完全进入磁场时加速度为零，则在线框进入磁场的过程中(　　)
1．两类电磁感应与动量结合的问题
突破二 动量观点在电磁感应中的应用　师生共研
浙江1月卷 2022·T21
辽宁卷 2022·T15
(2)与动量守恒定律的结合。相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动问题，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，合外力为零，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒，解决此类问题往往要应用动量守恒定律。
2．两类双杆模型对比归纳
[典例2]　(2022·辽宁卷)如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度v0向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为m，在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。
(1)求M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向；
(2)若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为 ，求：①N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q；②初始时刻N到ab的最小距离x；
(3)初始时刻，若N到cd的距离与第(2)问初始时刻的相同、到ab的距离为kx(k>1)，求M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围。
[答案]　2≤k