知識(shí)梳理
1．導(dǎo)體的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
(1)導(dǎo)體的平衡狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
處理方法：根據(jù)平衡條件列式分析．
(2)導(dǎo)體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零．
處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析．
2．用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解答電磁感應(yīng)問(wèn)題的一般步驟
3．導(dǎo)體常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析
考向1 “單棒＋電阻”模型
例1 (2023·陜西咸陽(yáng)市模擬)如圖，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻．線框下落過(guò)程形狀不變，ab邊始終保持與磁場(chǎng)水平邊界線OO′平行，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．設(shè)OO′下方磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣阻力影響，則下列圖像不可能反映線框下落過(guò)程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律的是( )

答案 A
解析 線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)做減速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，而A圖像中的加速度逐漸增大，故A錯(cuò)誤；線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，若進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)重力小于安培力，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)后做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小到零時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后線框做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，故B正確；線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)若重力大于安培力，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后線框做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，故C正確；線框先做自由落體運(yùn)動(dòng)，ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)若重力等于安培力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，線框繼續(xù)做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，故D正確．
變式訓(xùn)練1 (多選)如圖所示，U形光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成37°角傾斜放置，現(xiàn)將一金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌接觸良好，在與金屬桿垂直且沿著導(dǎo)軌向上的外力F的作用下，金屬桿從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力F的最小值為8 N，經(jīng)過(guò)2 s金屬桿運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最上端并離開(kāi)導(dǎo)軌．已知U形金屬導(dǎo)軌兩軌道之間的距離為1 m，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，金屬桿的質(zhì)量為1 kg、電阻為1 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 T，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.下列說(shuō)法正確的是( )
A．拉力F是恒力
B．拉力F隨時(shí)間t均勻增加
C．金屬桿運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最上端時(shí)拉力F為12 N
D．金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2 m/s2
答案 BCD
解析 t時(shí)刻，金屬桿的速度大小為v＝at，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Blv，電路中的感應(yīng)電流I＝eq \f(Blv,R)，金屬桿所受的安培力大小為F安＝BIl＝eq \f(B2l2at,R)，由牛頓第二定律可知外力F＝ma＋mgsin 37°＋eq \f(B2l2at,R)，F(xiàn)是t的一次函數(shù)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；t＝0時(shí)，F(xiàn)最小，代入數(shù)據(jù)可求得a＝2 m/s2，選項(xiàng)D正確；t＝2 s時(shí)，代入數(shù)據(jù)解得F＝12 N，選項(xiàng)C正確．
考向2 “單棒＋電容器”模型
知識(shí)梳理
棒的初速度為零，拉力F恒定(棒和水平導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，摩擦力不計(jì))
如圖，運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析：棒做加速運(yùn)動(dòng)，持續(xù)對(duì)電容器充電，則存在充電電流
由F－BIl＝ma，I＝eq \f(ΔQ,Δt)，ΔQ＝CΔU，ΔU＝ΔE＝BlΔv，
聯(lián)立可得F－eq \f(CB2l2Δv,Δt)＝ma，其中eq \f(Δv,Δt)＝a，
則可得a＝eq \f(F,m＋B2l2C)
所以棒做加速度恒定的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
功能關(guān)系：WF＝eq \f(1,2)mv2＋E電
例2 如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為θ，間距為L(zhǎng).導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面．在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g.忽略所有電阻．讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開(kāi)始下滑，求：
(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；
(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系．
答案 (1)Q＝CBLv (2)v＝eq \f(mgsin θ－μmgcs θ,m＋CB2L2)t
解析 (1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv
平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為U＝E
設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為Q，按定義有C＝eq \f(Q,U)，
聯(lián)立可得Q＝CBLv
(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間為t，通過(guò)金屬棒的電流為I，金屬棒受到的磁場(chǎng)力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為F＝BLI＝CB2L2a
設(shè)在時(shí)間間隔(t，t＋Δt)內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為ΔQ，則ΔQ＝CBLΔv
按定義有I＝eq \f(ΔQ,Δt)，ΔQ也是平行板電容器極板在時(shí)間間隔(t，t＋Δt)內(nèi)增加的電荷量，由上式可得，Δv為金屬棒的速度變化量，金屬棒所受到的摩擦力方向沿導(dǎo)軌斜面向上，大小為Ff＝μFN
式中，F(xiàn)N是金屬棒對(duì)于導(dǎo)軌的正壓力的大小，有FN＝mgcs θ，金屬棒在時(shí)刻t的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為a，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin θ－F－Ff＝ma，
即mgsin θ－μmgcs θ＝CB2L2a＋ma
聯(lián)立上式可得 a＝eq \f(m?sin θ－μcs θ?g,m＋B2L2C)
由題意可知，金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，t時(shí)刻金屬棒的速度大小為v＝eq \f(m?sin θ－μcs θ?gt,m＋B2L2C).
題型二 電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
知識(shí)梳理
1．電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化
eq \x(其他形式的能量)eq \(―――――――→,\s\up7(克服安培力做功))eq \x(電能)eq \(―――→,\s\up7(電流做功))eq \x(焦耳熱或其他形式的能量)
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(guò)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．
考向1 應(yīng)用功能關(guān)系解決電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
例3 (多選)如圖，MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，兩部分平滑連接，平直部分右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻．平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高度為h處由靜止釋放，到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處恰好停止．已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好，則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中( )
A．流過(guò)金屬棒的最大電流為eq \f(Bd\r(2gh),2R)
B．通過(guò)金屬棒的電荷量為eq \f(BdL,2R)
C．克服安培力所做的功為mgh
D．金屬棒內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為eq \f(1,2)mg(h－μd)
答案 BD
解析 金屬棒下滑到彎曲部分底端時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理有mgh＝eq \f(1,2)mv02，金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，金屬棒受到的安培力F＝BIL，當(dāng)金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)，感應(yīng)電流最大，分析可得Imax＝eq \f(BL\r(2gh),2R)，所以A錯(cuò)誤；金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電荷量q＝eq \x\t(I)t＝eq \f(ΔΦ,2R)＝eq \f(BdL,2R)，所以B正確；對(duì)整個(gè)過(guò)程由動(dòng)能定理得mgh－W克安－μmgd＝0，金屬棒克服安培力做的功W克安＝mgh－μmgd，金屬棒內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq \f(1,2)W克安＝eq \f(1,2)mg(h－μd)，所以C錯(cuò)誤，D正確．
考向2 應(yīng)用能量守恒定律解決電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
例4 (2023·北京市模擬)如圖所示，AB、CD為兩個(gè)平行的、不計(jì)電阻的水平光滑金屬導(dǎo)軌，置于方向垂直導(dǎo)軌平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．AB、CD的間距為L(zhǎng)，左右兩端均接有阻值為R的電阻．質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)且電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動(dòng)系統(tǒng)．開(kāi)始時(shí)，彈簧處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動(dòng)到最右端，這一過(guò)程中AC間的電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則( )
A．導(dǎo)體棒水平方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
B．初始時(shí)刻導(dǎo)體棒所受的安培力大小為eq \f(B2L2v0,R)
C．當(dāng)導(dǎo)體棒第一次到達(dá)最右端時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能為eq \f(1,2)mv02－Q
D．當(dāng)導(dǎo)體棒再次回到初始位置時(shí)，AC間的電阻R的熱功率小于eq \f(B2L2v02,R)
答案 D
解析 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，安培力做功，電阻產(chǎn)生焦耳熱，則棒和彈簧的機(jī)械能有損失，則當(dāng)棒再次回到初始位置時(shí)速度小于v0，導(dǎo)體棒水平方向做的不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體棒回到初始位置時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1

相關(guān)試卷

新高考物理一輪專題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練十二 動(dòng)量和能量的綜合問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版）：

這是一份新高考物理一輪專題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練十二 動(dòng)量和能量的綜合問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版），文件包含新高考物理一輪專題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練十二動(dòng)量和能量的綜合問(wèn)題教師版doc、新高考物理一輪專題復(fù)習(xí)與訓(xùn)練十二動(dòng)量和能量的綜合問(wèn)題學(xué)生版doc等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共17頁(yè)， 歡迎下載使用。

新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第12章 專題強(qiáng)化24　電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版）：

這是一份新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第12章 專題強(qiáng)化24　電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版），文件包含新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章專題強(qiáng)化24電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題原卷版doc、新高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章專題強(qiáng)化24電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題doc等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共21頁(yè)， 歡迎下載使用。

高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章第4課時(shí)　專題強(qiáng)化 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版）：

這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章第4課時(shí)　專題強(qiáng)化 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（2份打包，原卷版+教師版），文件包含高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章第4課時(shí)專題強(qiáng)化電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題教師版doc、高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第12章第4課時(shí)專題強(qiáng)化電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題學(xué)生版doc等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共21頁(yè)， 歡迎下載使用。

英語(yǔ)朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破訓(xùn)練題第12章電磁感應(yīng)專題強(qiáng)化18電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題考點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題

2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破訓(xùn)練題第12章電磁感應(yīng)專題強(qiáng)化18電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題考點(diǎn)2電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
2024高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義 第十二章 專題強(qiáng)化二十四 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題

2024高考物理大一輪復(fù)習(xí)講義 第十二章 專題強(qiáng)化二十四 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題
考前適應(yīng)練二十四　電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題-備戰(zhàn)2023年高考三輪復(fù)習(xí)專題-復(fù)習(xí)與訓(xùn)練

考前適應(yīng)練二十四　電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題-備戰(zhàn)2023年高考三輪復(fù)習(xí)專題-復(fù)習(xí)與訓(xùn)練
(新高考)高考物理二輪復(fù)習(xí)大題優(yōu)練8 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題(2份打包，解析版+原卷版)

(新高考)高考物理二輪復(fù)習(xí)大題優(yōu)練8 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題(2份打包，解析版+原卷版)
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來(lái)到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬(wàn)優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬(wàn)優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬(wàn)教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過(guò)期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部