高考物理二轮复习专题五三大观点的应用第讲三大观点在电磁学综合问题中的应用课件.ppt

电磁感应中的三大力学观点的综合性应用考情探究1.高考真题考点分布题型考点考查考题统计选择题单棒问题2024年贵州卷计算题含容单棒问题2024年北京卷计算题双棒问题2024年江西卷2.命题规律及备考策略【命题规律】高考对利用三大力学观点处理电磁感应问题的考查较为频繁，题目的形式有选择题也有计算题，不管那种题型，题目的难度都较大，多以压轴题的难度出现。

【备考策略】1.利用动力学的观点处理电磁感应问题。

2.利用能量的观点处理电磁感应问题。

3.利用动量的观点处理电磁感应问题。

【命题预测】重点关注电磁感应中利用三大力学观点处理框类问题、单棒问题和双棒问题。

考点梳理一、两种状态及处理方法状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零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二、力学对象和电学对象的相互关系三、电磁感应现象中的能量转化四、求解焦耳热Q的三种方法五、电磁感应中的能量与动量问题1．导体棒在磁场中做非匀变速运动的问题中，应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题。

2．在相互平行的光滑水平轨道间的双导体棒做切割磁感线运动时，由于这两根导体棒所受的安培力等大反向，若不受其他外力，两导体棒的总动量守恒，解决此类问题应用动量守恒定律解答往往比较便捷。

考点精讲电磁感应中的动力学问题分析电磁感应现象中动力学问题的基本步骤考向1电磁感应中的平衡问题1.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平内，另一边垂直于水平面。

质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，每根杆的电阻均为R。

整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。

当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度V2向下匀速运动(重力加速度为g)。

以下说法正确的是()A.ab 杆所受拉力F 的大小为μmg +B 2L 2V 1R B.cd 杆所受摩擦力为零C.回路中的电流大小为BL (V 1+V 2)RD.μ与V 1大小的关系为μ=2RmgB 2L 2V 1【答案】D【详解】C ．cd 杆的速度方向与磁感应强度方向平行，只有ab 杆运动切割磁感线。

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考点一
考点二
考点三
(1)为使物块越过“壕沟”,求物块在B点最小ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度v的大小;
(2)若θ=37°,为使物块恰好越过“壕沟”,求拉力F的大小;(sin
37°=0.6,cos 37°=0.8)
(3)若θ大小不确定,为使物块恰好越过“壕沟”,求力F的最小值。 关闭
((1结)由果h可=1保gt留2,得根号t=0) .4 s,v=������=4 m/s。
2
������
(2)v2=2al,解得 a=0.8 m/s2。
对物块受力分析,由牛顿第二定律可得 Fcos θ-μ(mg-Fsin θ)=ma,即 F=co������s���������������+��� +���������s���in������������
代入数据可得 F≈5.27 N。
(3)由数学知识可知 F=co������s���������������+��� +���������s���in������������ = N(1()其4 m中/stan(2φ)=5μ.2)7。N (3)58255 N
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考点一
考点二
考点三
例2如图所示,一质量为m的物块在与水平方向成θ的力F的作用 下从A点由静止开始沿水平直轨道运动,到B点后撤去力F,物体飞出 后越过“壕沟”落在平台EG段。已知物块的质量m=1 kg,物块与水 平直轨道间的动摩擦因数μ=0.5,AB段长L=10 m,B、E两点的高度 差h=0.8 m,B、E两点的水平距离x=1.6 m。若物块可看作质点,空气 阻力不计,g取10 m/s2。
解得水平恒力F应满足的条件为F≥0.625 N。
答案： (1)①10 m/s ②9 N (2)F≥0.625 N

【例4】 (2022·河北张家口期末)如图6所示，足够长、间距为L的平行光滑金 属导轨ab、de构成倾角为θ的斜面，上端接有阻值为R的定值电阻，足够长的 平行光滑金属导轨bc、ef处于同一水平面内，倾斜导轨与水平导轨在b、e处 平滑连接，且b、e处装有感应开关。倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强 磁场中，水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。距 离b足够远处接有未闭合的开关S，在开关S右侧垂直导轨放置导体棒N，在 倾斜导轨上距b、e足够远的位置放置导体棒M，现将导体棒M由静止释放， 当导体棒M通过b、e处后瞬间感应开关自动断开。已知导体棒M的质量为m， 电阻为R，导体棒N的质量为2m，电阻为2R速度为g，不计导轨电阻及空气阻力。
题 干
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突破高考题型
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在导体切割磁感线做变加速运动时，若用牛顿运动定律和能量观点不能解决，
可运用动量定理巧妙解决问题
求解的物理量
应用示例
电荷量或速度 位移
－B－IlΔt＝mv2－mv1，q＝－IΔt －B2Rl2总 － vΔt＝0－mv0 即－BR2l总2x＝0－mv0
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时间
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高考题型二 动量观点在电磁感应中的应用
角度1 动量定理在电磁感应中的应用
【例3】 (2022·浙江1月选考，21)如图5所示，水平固定一半径r＝0.2 m的金属 圆环，长均为r、电阻均为R0的两金属棒沿直径放置，其中一端与圆环接触 良好，另一端固定在过圆心的导电竖直转轴OO′上，并随轴以角速度ω＝ 600 rad/s匀速转动，圆环内左半圆存在磁感应强度大小为B1的匀强磁场。圆 环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距l1的水平放置的平行金属轨道相 连，轨道间接有电容C＝0.09 F的电容器，通过单刀双掷开关S可分别与接线 柱1、2相连。电容器左侧存在宽度也为l1、长度为l2、磁感应强度大小为B2的 匀强磁场区域。在磁场区域内靠近左侧边缘处垂直轨道放置金属棒ab，磁场 区域外有间距也为l1的绝缘轨道与金属轨道平滑连接，在绝缘轨道的水平段

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P 2B2L2v 3B2L2v 则 ＝ ，故 a2＝ ＝3a1，C 项正确，D 项错误．结合 2v R mR v－ t 图像分析可知，在速度变化相同的情况下，恒力 F 作用时棒 的加速度总比拉力的功率 P 恒定时的加速度小，故 t1>t2，B 项正 确， A 项错误．
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安培力做功与电能的关系： 电磁感应中克服安培力做的 功等于产生的电能． 安培力的冲量与电量的关系 ：安培力的冲量 BLI· Δ t＝ BLq.
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二、磁感应中的力和电的关系图
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题 型 透 析
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
【答案】 【解析】
BC 若保持拉力 F 恒定，在 t1 时刻，棒 ab 切割磁感
线产生的感应电动势为 E ＝ BLv ，其所受安培力 F1 ＝ BIL ＝ B2L2v B2L2v ，由牛顿第二定律，有 F－ ＝ ma1；棒最终以 2v 做匀 R R 2B2L2v B2L2v 速运动， 则 F＝ ， 故 a1＝ .若保持拉力的功率 P 恒定， R mR P B2L2v 在 t2 时刻，有 － ＝ma2；棒最终也以 2v 做匀速运动， v R
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全国名校高中物理优质学案、专题汇编（附详解）
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三大力学观点在电磁感应中 的应用专题
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专 题 综 述
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应用力、能量、动量三大力学观点，研究电磁感应中的运动 问题，其解题思路与力学中一样．在此类问题中，安培力是联系 力和电的桥梁，是分析电磁感应中动力学问题的关键物理量． 一、电磁感应中的安培力的特点 安培力与速度关系 安培力公式：F＝BIl B2l2v 感应电动势： E＝Blv F＝ R E 感应电流： I＝ R