第二章 习题课9　电磁感应中的动力学及能量问题（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册

习题课9　电磁感应中的动力学及能量问题 核心 目标 1. 熟练掌握法拉第电磁感应定律，结合力学、电学知识，能求解电磁感应中的力电、能量等问题． 2. 通过应用，提高分析、解决电磁感应综合问题的能力． 题型1　电磁感应中的动力学问题 1. 解决电磁感应中动力学问题的一般思路：“先电后力”． 2. 具体步骤是 (1) 确定研究对象(一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体棒或线圈). 它既可视为电学对象(因为它相当于电源)，又可视为力学对象(因为感应电流的存在而受到安培力). (2) 用电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向． (3) 应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小和方向． (4) 分析研究导体棒或线圈受力情况，特别要注意安培力大小、方向的确定． 如果导体棒或线圈在磁场中受到的安培力变化了，从而引起合外力的变化，导致加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、安培力、合外力的变化，最终可能使导体达到稳定的收尾状态． (5) 涉及具有收尾速度的力学问题时，列出动力学方程或平衡方程求解． 　(2024·深圳中学)用同样的金属材料制成三个大小相同的线圈a、b、c，其中线圈a的线径较粗，b、c两个的线径较细，且a、b是闭合的，c是开口的．它们从同样高度处自由落下，途中经一匀强磁场区域后着地，则它们运动时间的关系是(　　) A. ta＝tb＝tc B. ta>tb>tc C. ta＝tbtc 　(2025·佛山H7联盟)如图所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一绝缘水平面上，导轨上停放一质量m＝0.2 kg的金属杆ab，两导轨间距L＝0.2 m，两导轨的左端接入电阻R＝0.6 Ω的定值电阻，位于两导轨之间的金属杆ab的电阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度大小B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一外力F水平向右拉金属杆ab，使之由静止开始向右做匀加速直线运动，在整个运动过程中金属杆ab始终与导轨垂直并接触良好，金属杆ab开始运动经t＝10 s时，定值电阻两端的电压U＝1.2 V，此时，求： (1) 金属杆ab的速率． (2) 外力F的大小． (3) 在0～10 s内经过金属杆ab的电荷量Q. 1. 常见的的临界状态：导体棒或线圈所受合外力为零时的匀速运动． 2. 动态过程研究 题型2　电磁感应中的能量问题 1. 能量转化的过程分析 电磁感应的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功实现的．安培力做功使得电能转化为其他形式的能(通常为内能)，克服安培力做功使得其他形式的能(通常为机械能)转化为电能 2. 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤 　(2024·深圳高级中学)(多选)如图所示，一平行金属导轨静置于水平桌面上，空间中有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B，粗糙平行导轨间距为L，导轨和阻值为R的定值电阻相连，质量为m的导体棒和导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，导体棒以初速度v0向右运动，运动距离x后停止，此过程中电阻R产生的焦耳热为Q，导轨电阻不计，重力加速度为g，则(　　) A. 通过电阻R的电荷量为q＝ B. 导体棒克服安培力做的功为 Q C. 导体棒与导轨因摩擦产生的热量为mv－Q D. 导体棒与导轨间的动摩擦因数μ＝－Q 　(2024·广州执信中学)如图所示，足够长的光滑金属平行导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．导轨顶端和底端接有定值电阻R1、R2，定值电阻R1、R2的阻值均为R.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，金属棒沿导轨下滑距离s时速度恰好达到最大值．已知金属棒ab的质量为m，重力加速度为g.ab棒从开始运动到达最大速度过程中，求： (1) ab棒的最大速度． (2) 定值 ... ...