2014年《步步高》高三物理一轮复习课件(江苏专用)第九章 第3讲 专题 电磁感应规律的综合应用.ppt

二、电磁感应中的动力学问题 3．(多选)如图9－3－13所示，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端连接一个定值电阻R，金属棒和导轨电阻不计． 图9－3－13 现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力F恒定，经时间t1后速度为v，加速度为a1，最终以速度2v做匀速运动；若保持拉力的功率P恒定，棒由静止经时间t2后速度为v，加速度为a2，最终也以速度2v做匀速运动，则 (　　)． A．t2＝t1 B．t1t2 C．a2＝2a1 D．a2＝3a1 答案　BD 4．(多选)如图9－3－14所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角θ.在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻．导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；若存在垂直导轨平面的匀强 图9－3－14 磁场时，ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是 (　　)． 答案　BD 三、电磁感应中的能量问题 图9－3－15 答案　C 6．如图9－3－16所示，电阻不计且足够长的U型金属框架放置在绝缘水平面上，框架与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，框架的宽度l＝0.4 m、质量m1＝0.2 kg.质量m2＝0.1 kg、电阻R＝0.4 Ω 图9－3－16 的导体棒ab垂直放在框架上，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.5 T．对棒施加图示的水平恒力F，棒从静止开始无摩擦地运动，当棒的运动速度达到某值时，框架开始运动．棒与框架接触良好，设框架与水平面间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2.求： (1)框架刚开始运动时棒的速度v； (2)欲使框架运动，所施加水平恒力F的最小值； (3)若施加于棒的水平恒力F为3 N，棒从静止开始运动0.7 m时框架开始运动，求此过程中回路中产生的热量Q. 答案　(1)6 m/s　(2)0.6 N　(3)0.3 J  图乙 1．安培力的方向判断 借题发挥 2．两种状态处理 (1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件列式分析． (2)导体处于非平衡态——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． 3．解题步骤 (1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向． (2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小． (3)分析研究导体的受力情况，特别要注意安培力方向的确定． (4)列出动力学方程或平衡方程求解． 4．电磁感应中的动力学临界问题 (1)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． (2)基本思路是： 【典例3】 如图9－3－8所示，两根足够长、电阻不计、间距为d的光滑平行金属导轨，其所在平面与水平面夹角为θ，导轨平面内的矩形区域abcd内存在有界匀强磁场， 磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向上，ab与cd之间相距为L，金 题型三　电磁感应中的能量问题 图9－3－8 属杆甲、乙的阻值相同，质量均为m.甲杆在磁场区域的上边界ab处，乙杆在甲杆上方与甲相距L处， 甲、乙两杆都与导轨垂直且接触良好．由静止释放两杆的同时，在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导轨的外力F，使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运动，加速度大小a＝2gsin θ，甲离开磁场时撤去F，乙杆进入磁场后恰好做匀速运动，然后离开磁场． (1)求每根金属杆的电阻R是多大？ (2)从释放金属杆开始计时，求外力F随时间t的变化关系式，并说明F的方向． (3)若整个过程中，乙金属杆共产生热量Q，求外力F对甲金属杆做的功W是多少？ 审题提示 【变式跟踪3】 (多选)如图9－3－9所示，足够长的光滑斜面上中间虚线区域内有一垂直于斜面向上的匀强磁场，一正方形线框从斜面底端以一定初速度上滑，线框越过虚线进入磁场，最后又回到斜面底端，则下列说法中正确的是 (　　)． 图9－3－9 A．上滑过程线框中产生的焦耳热等于下滑过程线框中产生的焦耳热 B．上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生的焦耳热 C．上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中重力的平均功率 D．上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中重力的平均功率 答案　BD 1．能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化 借题发挥 (2)求解焦耳热Q的几种方法 2．用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 模型特点 “杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的