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由楞次定律可判知,导体棒中有从a→b的感应电流,由左手定则可知,安培 力方向沿斜面向上。由于B0均匀增加,感应电流恒定,由公式F=BIl知安培
力逐渐增大,而棒所受摩擦力初始状态时沿斜面向上,故摩擦力先减小到
A.不断增大 B.不断减小 零又反方向增大。故选项 D正确。 D C.先增大后减小 D.先减小后增大
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命题点一
命题点二
命题点三
用“四步法”分析电磁感应中的动力学问题 解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力”,具体思路 如下:
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命题点一
命题点二
命题点三
即学即练 1.(优质试题· 全国卷Ⅱ)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导 轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金 属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0 时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀 强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均 忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数 为μ。重力加速度大小为g。求能量问题 1.能量的转化 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力 做功 ,将机械能 转化为 电能 ,电流做功再将电能转化为 内能或其他形式的能 。 2.实质 电磁感应现象的能量转化,实质是其他形式的能和 电能 之间 的转化。
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知识梳理
考点自诊
3.电磁感应现象中能量的三种计算方法
������������������
①
FN1=2mgcos θ② 对于cd棒,同理有mgsin θ+μFN2=FT③ FN2=mgcos θ④ 联立①②③④式得F=mg(sin θ-3μcos θ)⑤
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命题点一
命题点二
命题点三
(2)由安培力公式得F=BIL⑥ 这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为ε=BLv
⑦ ������ 式中, v 是 ab 棒下滑速度的大小。由欧姆定律得 I=������ ⑧
联立⑤⑥⑦⑧式得 v=(sin θ-3μcos θ)������2 ������2 ⑨
������������������
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命题点一
命题点二
命题点三
思维点拨(1)金属棒ab匀速下滑切割磁感线相当于电源吗?它受 不受安培力的作用? 提示:相当于电源,构成闭合回路,受到安培力的作用。 (2)cd棒受到哪些力的作用? 提示:重力(竖直向下)、斜面的支持力(垂直斜面向上)、软导线 的拉力(沿斜面向上)、斜面的摩擦力(沿斜面向下)。
(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小; (2)金属棒运动速度的大小。
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命题点一
命题点二
命题点三
答案:(1)mg(sin θ-3μcos θ) (2)(sin θ-3μcos θ)������2 ������2
解析:(1)设导线的张力的大小为FT,右斜面对ab棒的支持力的大 小为FN1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持 力大小为FN2。对于ab棒,由力的平衡条件得2mgsin θ=μFN1+FT+F
利用克服安培力求解 利用能量守恒求解 利用电路特征来求解
电磁感应中产生的电能等于克服 安培 力 所做的功 机械能的减少量等于产生的 电能 通过电路中所产生的电热来计算
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考点自诊
1.金属棒ab静止在倾角为α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 t=0时刻开始,B0均匀增加,到t=t1时,金属棒开始运动。则在0~t1这段 时间内,金属棒受到的摩擦力将( )
全国名校高考物理复习优质学案、专题（附详解）
专题8 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题
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一、两种状态及处理方法
状态 平衡态 非平衡态
特征 加速度为零 加速度不为零
处理方法 根据平衡条件列式分析,根据动 量定理、动量守恒分析 根据牛顿第二定律进行动态分析 或结合功能关系进行分析
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解析
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1 2
1 2
答案
命题点一
命题点二
命题点三
电磁感应中的动力学问题 电学对象与力学对象的转换及关系
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命题点一
命题点二
命题点三
例1(优质试题· 全国卷Ⅰ)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上 沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质 量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回 路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜 面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小 为B,方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中,回路电 阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g。 已知金属棒ab匀速下滑。求:
解析
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答案
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考点自诊
2.(多选)(优质试题· 四川成都模拟)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( )
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导轨光滑情况下, WF= ������������0 2, 导轨粗糙情况下, WF+Wf= ������������0 2 , 所以 安培力做功不等, 电流通过整个回路所做的功也不相等,A 对、B 错; A.安培力对 棒所做的功不相等 根据功能原理 ,ab 开始时的动能最终转化为焦耳热和摩擦产生的热 B.电流所做的功相等 能,C 对;由于两种情况下, 金属棒 ab 通过的位移不相等, 也就是两种 C.产生的总内能相等 情况下的磁通量的变化不相同 , 所以通过 ab 棒的电荷量不相等, 在光 关闭 滑轨道上电荷量多 ,D 错。 AC D.通过ab棒的电荷量相等
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考点自诊
二、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 = BIl 感应电动势:E = Blv 感应电流:I = ������
������
⇒F=
������ 2 ������ 2 ������ ������
2.安培力的方向 (1)先用 右手定则 判定感应电流方向,再用 左手定则 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 相反 。