1、第四节 电磁感应中的动力学和能量问题第九章 电磁感应栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应一、电磁感应现象中的动力学问题1安培力的大小安培力公式：F_感应电动势：E_感应电流：IERF_BIlBlvB2l2vR栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应2安培力的方向(1)先用_判定感应电流方向，再用_判定安培力方向(2)根据楞次定律，安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向_ 右手定则左手定则相反栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练
2、课后检测能力提升第九章 电磁感应 1.(单选)金属棒 ab 静止在倾角为 的平行导轨上，导轨上端有导线相连，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为 B0，方向如图所示从 t0 时刻开始，B0 均匀增加，到 tt1 时，金属棒开始运动，那么在 0t1 这段时间内，金属棒受到的摩擦力将()A不断增大B不断减小C先增大后减小D先减小后增大D栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应二、电磁感应中的能量转化 1过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)感应电流在磁场中受安培力，若安培力做_功，则其他形式的能
3、转化为电能；若安培力做_功，则电能转化为其他形式的能(3)当感应电流通过用电器时，_能转化为_的能负正电其他形式栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应2安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；安培力做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应 2.(多选)如图所示，水平固定放置的足够长的 U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒 ab，开始时 ab 棒以水平初速度
4、 v0 向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程()A安培力对 ab 棒所做的功不相等B电流所做的功相等C产生的总内能相等D通过 ab 棒的电荷量相等AC栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应考点一 电磁感应中的动力学问题1导体棒(框)的两种状态(1)平衡状态静止或匀速直线运动(2)非平衡状态加速度不为零栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应2两类研究对象及相互联系栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高
5、效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应 如图所示，两完全相同的金属棒垂直放在水平光滑导轨上，其质量均为 m1 kg，导轨间距 d0.5 m，现两棒并齐，中间夹一长度不计的轻质压缩弹簧，弹簧弹性势能为Ep16 J，现释放弹簧(不拴接)，弹簧弹开后，两棒同时获得大小相等的速度反向运动，ab 棒进入一随时间变化的磁场中，已知 B20.5t(单位：T)，导轨上另有两个挡块 P、Q，cd 棒与之碰撞时无能量损失，PcaM16 m，两棒电阻均为 R5，导轨电阻不计，栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应若从释放弹簧时开始计时(不考虑弹簧弹开
6、两棒的时间，即瞬间就弹开两棒)，在 ab 棒进入磁场边界的瞬间，加一外力 F(大小和方向都可以变化)，使之始终做加速度 a0.5 m/s2 的匀减速直线运动，求：(1)ab 棒刚进入磁场时的外力 F 的大小与方向；(2)若 ab 棒速度为零时磁感应强度不再发生变化，则此时所受到的安培力栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应审题突破(1)棒被弹开后，ab 在进入磁场前做什么运动，刚进入磁场时磁感应强度如何确定？(2)ab 棒速度刚减为零时，磁感应强度为多大？cd 棒处于什么位置？速度是多大？栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破
7、基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解析(1)弹簧弹开时，设两棒的速度大小均为 v0，在这个过程中，系统的机械能守恒，则 Ep212mv20，解得 v04 m/sab 棒经 t1aMv0 164 s4 s 进入磁场，此时磁感应强度为 B1(20.54)T4 Tab 棒受到的安培力 F 安B21d2v02R 1.6 N由牛顿第二定律得 F 安Fma则所加外力 FF 安ma1.1 N，方向水平向右栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2)ab 棒进入磁场后，又经 t2v0a8 s 速度变为零，而此段时间
8、内 cd 棒与 PQ 碰撞后反向运动，恰好在 t2 时刻到达磁场边界 MN，故此时的电动势EB2dv0其中 B2(20.512)T8 T解得 E16 V，I E2R1.6 A所以此时 ab 棒受到的安培力 FB2Id81.60.5 N6.4 N，方向水平向右答案(1)1.1 N 方向水平向右(2)6.4 N 方向水平向右栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解决该类问题的一般流程栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(单选)如图，在光滑水平桌面上有一边长为 L、电
9、阻为 R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为 d(dL)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列 vt 图象中，能正确描述上述过程的是()D栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解析:导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由 EBLv、IE
10、R及 FBILma 可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项 D 正确栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应考点二 电磁感应中的能量问题1电磁感应过程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的形式实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应2能量转化及
11、焦耳热的求法(1)能量转化(2)求解焦耳热 Q 的三种方法栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2014高考安徽卷)如图甲所示，匀强磁场的磁感应强度 B 为 0.5 T，其方向垂直于倾角 为 30的斜面向上绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨 MPN(电阻忽略不计)，MP 和 NP 长度均为 2.5 m，MN 连线水平，长为 3 m以MN 中点 O 为原点，OP 为 x 轴建立一维坐标系 Ox.一根粗细均匀的金属杆 CD，长度 d 为 3 m、质量 m 为 1 kg、电阻 R为 0.3，在拉力 F 的作用下，从 MN 处以恒
12、定速度 v1 m/s在导轨上沿 x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)g 取 10 m/s2.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(1)求金属杆 CD 运动过程中产生的感应电动势 E 及运动到 x0.8 m 处电势差 UCD；(2)推导金属杆 CD 从 MN 处运动到 P 点过程中拉力 F 与位置坐标 x 的关系式，并在图乙中画出 Fx 关系图象；(3)求金属杆 CD 从 MN 处运动到 P 点的全过程产生的焦耳热栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应审题突破(
13、1)由于导轨电阻不计，因此导轨两端的电压为0，C、D 两端的电压等于导轨外金属棒产生的电动势，注意UCD 的正负(2)回路中电流恒定，但 CD 的有效长度变化，金属杆所受安培力为变力，根据 Fx 图象求功(3)外力做功使金属杆 CD 的机械能增加和产生焦耳热栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解析(1)金属杆 CD 在匀速运动中产生的感应电动势 EBlv，ld，解得 E1.5 V当 x0.8 m 时，金属杆在导轨间的电势差为零设此时杆在导轨外的长度为 l 外，则l 外dOPxOP d，OPMP2MN222 m得 l 外1.2
14、m由右手定则判断 D 点电势高，故 CD 两端电势差UCDBl 外v0.6 V.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2)杆在导轨间的长度 l 与位置 x 的关系是lOPxOP d332x对应的电阻 R1ldR电流 IBlvR1杆受到的安培力为 F 安BIl7.53.75x根据平衡条件得 FF 安mgsin F12.53.75x(0 x2)画出的 Fx 图象如图所示栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(3)外力 F 所做的功 WF 等于 Fx 图线下所围的面积
15、即WF512.522 J17.5 J而杆的重力势能增加量 EpmgOPsin 故全过程产生的焦耳热 QWFEp7.5 J.答案(1)1.5 V 0.6 V(2)F12.53.75x(0 x2)图象见解析(3)7.5 J栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应在解决电磁感应中的能量问题时，首先进行受力分析，判断各力做功和能量转化情况，再利用功能关系或能量守恒定律列式求解.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2016南通调研)如图所示，MN、PQ 为水平面内平行放置
16、且足够长的固定金属导轨，导轨间距为 L，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中两根完全相同的金属棒 a、b 垂直 MN、PQ 放置在导轨上，长均为 L、质量均为 m、电阻均为 R，棒与导轨接触良好现对 a 施加水平向右的恒力 F，a 由静止开始向右运动，移动距离 x 时速度为 v，此时 b 开始运动设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，导轨电阻不计，求：栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(1)b 开始运动时，回路的电功率 P；(2)a 刚拉动时的加速度 a0；(3)在 a 移动距离 x 的过程中，通过回路的电
17、荷量 q 和 b 中产生的焦耳热 Qb.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解析:(1)设 b 开始运动时，a 产生的电动势为 E，则 EBLv回路电流 I E2R电功率 PIE解得 PB2L2v22R.(2)b 刚运动时 Ff 滑F 安BILa、b 受到的滑动摩擦力相同，则 a 刚拉动时有FFf 滑ma0解得 a0FmB2L2v2mR.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应-(3)此过程中产生的感应电流 I 2Rt而 qIt解得 qBLx2R设回路产生的焦耳热
18、为 Q，由功能关系有Q(FFf 滑)x12mv2则 Qb12Q12FB2L2v2Rx14mv2.答案:(1)B2L2v22R (2)FmB2L2v2mR (3)BLx2R12FB2L2v2Rx14mv2-栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应微专题29 真题剖析用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题(18 分)(2015高考天津卷)如图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为 m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab 边长为 l，cd 边长为 2l，ab 与 cd 平行，间距为2l.匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于
19、线框所在平面开始时，cd 边到磁场上边界的距离为 2l，线框由静止释放，从 cd 边进入磁场直到 ef、pq 边进入磁场前，线框做匀速运动，在 ef、pq 边离开磁场后，ab 边离开磁场之前，栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应线框又做匀速运动线框完全穿过磁场过程中产生的热量为 Q.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且 ab、cd 边保持水平，重力加速度为 g.求(1)线框 ab 边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是 cd 边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离 H.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再
20、现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应审题突破(1)cd 边刚进入磁场时，线框切割磁感线的长度为_ef、pq 边离开磁场到 ab 离开磁场之前，线框切割磁感线的长度为_(2)设磁场上、下边界距离为 H，线框从刚进入磁场，到完全离开磁场，重力势能的减少量为_，减少的重力势能转化为_能和_能栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(1)设磁场的磁感应强度大小为 B，cd 边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为 v1，cd 边上的感应电动势为 E1，由法拉第电磁感应定律，有E12Blv1(2 分)设线框总电阻为 R，
21、此时线框中电流为 I1，由闭合电路欧姆定律，有I1E1R(2 分)设此时线框所受安培力为 F1，有F12I1lB(2 分)栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应由于线框做匀速运动，其受力平衡，有mgF1(1 分)由式得v1mgR4B2l2(2 分)设 ab 边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为 v2，同理可得v2mgRB2l2(2 分)由式得v24v1.(1 分)栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2)线框自释放直到 cd 边进入磁场前，由机械能守恒定律，有
22、2mgl12mv21(2 分)线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有mg(2lH)12mv2212mv21Q(3 分)由式得H Qmg28l.(1 分)答案(1)4 倍(2)Qmg28l栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应用动力学观点、能量观点解答电磁感应问题的一般步骤栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(2014高考江苏卷)如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为，在导轨的中部刷有一段长为 d
23、的薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直质量为 m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g.求：栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数；(2)导体棒匀速运动的速度大小 v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热 Q.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应解析：
24、(1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡：mgsin mgcos 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数 tan.(2)在光滑导轨上感应电动势：EBLv，感应电流：IER安培力：F 安BIL，受力平衡的条件是：F 安mgsin 解得导体棒匀速运动的速度 vmgRsin B2L2.栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应(3)摩擦生热：Qfmgdcos 根据能量守恒定律知：3mgdsin QQf12mv2解得电阻产生的焦耳热 Q2mgdsin m3g2R2sin22B4L4.答 案：(1)tan (2)mgRsin B2L2(3)2mgdsinm3g2R2sin22B4L4栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应栏目导引学科素养专项提能多维课堂考点突破基础再现自我检测对点突破高效演练课后检测能力提升第九章 电磁感应本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
