新人教版專題強(qiáng)化十二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)能量和動(dòng)量問題課件（34張）

專題強(qiáng)化十二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題【素養(yǎng)目標(biāo)】

1.掌握處理電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)，能量和動(dòng)量問題的方法.2.能分析電磁感應(yīng)規(guī)律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用．題型一電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下

解析：(1)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，對(duì)線框進(jìn)行受力分析，在水平方向有Fcosθ＝max代入數(shù)據(jù)有ax＝20m/s2在豎直方向有Fsinθ－mg＝may代入數(shù)據(jù)有ay＝10m/s2.(2)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始，ab邊在豎直方向切割磁感線；ad邊和bc邊的上部分也開始進(jìn)入磁場(chǎng)，且在水平方向切割磁感線．但ad和bc邊的上部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消，則整個(gè)回路的電源為ab，根據(jù)右手定則可知回路的電流為adcba，則ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)開始，ab邊受到的安培力豎直向下，ad邊的上部分受到的安培力水平向右，bc邊的上部分受到的安培力水平向左，則ad邊和bc邊的上部分受到的安培力相互抵消，故線框abcd受到的安培力的合力為ab邊受到的豎直向下的安培力．

針

對(duì)

訓(xùn)

練1．(多選)如圖甲所示，傾角為α＝37°的足夠長(zhǎng)絕緣斜面體固定在水平面上，在兩平行于斜面底邊的虛線之間存在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩平行虛線間的距離為d＝0.1m，質(zhì)量為m＝0.01kg、阻值為r＝1Ω的正方形導(dǎo)體框由虛線1上側(cè)無初速釋放，經(jīng)過一段時(shí)間導(dǎo)體框穿過磁場(chǎng)，整個(gè)過程中導(dǎo)體框的ab邊始終與虛線平行，導(dǎo)體框由釋放到離開磁場(chǎng)的過程，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝1T，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝，cos37°＝.則下列說法正確的是(

)A．導(dǎo)體框與斜面體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為B．導(dǎo)體框的邊長(zhǎng)為0.2mC．導(dǎo)體框由釋放到cd邊離開虛線2的時(shí)間為1sD．整個(gè)過程，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱為4×10－3J答案：AD

2．[2023·南昌摸底考試]如圖甲所示，兩條相距l(xiāng)＝2m的水平粗糙導(dǎo)軌左端接一定值電阻R＝1Ω，當(dāng)t＝0時(shí)，一質(zhì)量為m＝2kg，阻值為r的金屬桿，在水平外力F的作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，5s末到達(dá)MN，MN右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5T，方向垂直紙面向里．當(dāng)金屬桿到達(dá)MN(含MN)后，保持外力的功率不變，金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)8s末開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)．整個(gè)過程金屬桿的v

－

t圖像如圖乙所示，若導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，金屬桿和導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度g＝10m/s2.(1)求金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)后外力F的功率P.(2)若前8s回路產(chǎn)生的總焦耳熱為Q＝51J，求金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的位移大?。?3)求定值電阻R與金屬桿的阻值r的比值．

題型二電磁感應(yīng)中的能量問題1．能量轉(zhuǎn)化2．求解焦耳熱Q的三種方法3．解題的一般步驟(1)確定研究對(duì)象(導(dǎo)體棒或回路)；(2)弄清電磁感應(yīng)過程中哪些力做功，以及哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化；(3)根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律列式求解．例2[2023·江蘇省揚(yáng)州市質(zhì)檢](多選)我國新一代航母阻攔系統(tǒng)的研制引入了電磁阻攔技術(shù)，其基本原理如圖所示，飛機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索鉤住軌道上的一根金屬棒，飛機(jī)與金屬棒瞬間獲得共同速度v0＝180km/h，在磁場(chǎng)中共同減速滑行至停下，已知?dú)灒?5艦載機(jī)質(zhì)量M＝×104kg，金屬棒質(zhì)量m＝3×103kg、電阻R＝10Ω，導(dǎo)軌間距L＝50m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5T，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，除安培力外飛機(jī)克服其它阻力做的功為×106J，則下列說法中正確的是(

)A．金屬棒中感應(yīng)電流方向a到bB．飛機(jī)著艦瞬間金屬棒中感應(yīng)電流大小為I＝×103AC．金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝×107JD．金屬棒克服安培力做功為W＝×106J答案：BC

針

對(duì)

訓(xùn)

練3.(多選)一空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，兩條電阻不計(jì)的平行光滑導(dǎo)軌豎直放置在磁場(chǎng)內(nèi)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，導(dǎo)體棒ab、cd長(zhǎng)度均為0.2m，電阻均為0.1Ω，重力均為0.1N，現(xiàn)用力向上拉動(dòng)導(dǎo)體棒ab，使之勻速上升(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌接觸良好)，此時(shí)cd靜止不動(dòng)，則ab上升時(shí)，下列說法正確的是(

)A．a(chǎn)b受到的拉力大小為2NB．a(chǎn)b向上運(yùn)動(dòng)的速度為2m/sC．在2s內(nèi)，拉力做功，有0.4J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．在2s內(nèi)，拉力做功為0.6J答案：BC

4．如圖甲所示，空間存在B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是水平放置的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌，其間距L＝0.2m，R是連在導(dǎo)軌一端的電阻，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒．從零時(shí)刻開始，對(duì)ab施加一個(gè)大小為F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，圖乙是棒的v

－

t圖像，其中AO是圖像在O點(diǎn)的切線，AB是圖像的漸近線．除R以外，其余部分的電阻均不計(jì)．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．已知當(dāng)棒的位移為100m時(shí)，其速度達(dá)到了最大速度10m/s.求：(1)R的阻值；(2)在棒運(yùn)動(dòng)100m過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．

例3如圖所示的導(dǎo)軌固定在水平面上，左、右兩側(cè)的導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，且間距分別為2d和d，左、右兩側(cè)導(dǎo)軌所在空間分別存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝2B1＝2B0.同種材料且粗細(xì)相同的導(dǎo)體棒甲、乙均垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒甲到銜接處的距離為2d，導(dǎo)體棒乙放在銜接處．t＝0時(shí)刻給導(dǎo)體棒甲向右的沖量I0，在導(dǎo)體棒甲運(yùn)動(dòng)到銜接處前的瞬間兩棒剛好達(dá)到共速，且此過程流過導(dǎo)體棒乙某一橫截面的電荷量為q，此時(shí)導(dǎo)體棒甲在外力的控制下立即停止，導(dǎo)體棒乙繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.忽略導(dǎo)軌的電阻，已知導(dǎo)體棒甲的質(zhì)量為m，且導(dǎo)體棒甲與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒乙與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)．求：(1)t＝0時(shí)刻，導(dǎo)體棒甲兩端的電壓；(2)導(dǎo)體棒甲運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間．

考向2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用例4[2022·浙江卷1月]如圖所示，水平固定一半徑r＝0.2m的金屬圓環(huán)，長(zhǎng)均為r、電阻均為R0的兩金屬棒沿直徑放置，其中一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在過圓心的導(dǎo)電豎直轉(zhuǎn)軸OO′上，并隨軸以角速度ω＝600rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)內(nèi)左半圓存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．圓環(huán)邊緣、與轉(zhuǎn)軸良好接觸的電刷分別與間距l(xiāng)1的水平放置的平行金屬軌道相連，軌道間接有電容C＝0.09F的電容器，通過單刀雙擲開關(guān)S可分別與接線柱1、2相連．電容器左側(cè)存在寬度也為l1、長(zhǎng)度為l2、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)靠近左側(cè)邊緣處垂直軌道放置金屬棒ab，磁場(chǎng)區(qū)域外有間距也為l1的絕緣軌道與金屬軌道平滑連接，在絕緣軌道的水平段上放置“[”形金屬框fcde.棒ab長(zhǎng)度和“[”形框的寬度也均為l1、質(zhì)量均為m＝0.01kg，de與cf長(zhǎng)度均為l3＝0.08m，已知l1＝0.25m，l2＝0.068m，B1＝B2＝1T、方向均為豎直向上；棒ab和“[”形框的cd邊的電阻均為R＝0.1Ω，除已給電阻外其他電阻不計(jì)，軌道均光滑，棒ab與軌道接觸良好且運(yùn)動(dòng)過程中始終與軌道垂直．開始時(shí)開關(guān)S和接線柱1接通，待電容器充電完畢后，將S從1撥到2，電容器放電，棒ab被彈出磁場(chǎng)后與“[”