高考物理专题复习课件：电磁感应中力学和能量问题
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高考物理一轮复习4：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题优质课件
右拉动的过程中，下列说法正确的是( C )
A．恒力F做的功等于电路产生的电能 B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于 电路中产生的电能 C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D．恒力F和摩擦力的合力做的功小于电路中产生的电能 和棒获得的动能之和
电磁感应中的动力学问题分析
1．导体的两种运动状态 (1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态． (2)导体的非平衡状态——加速度不为零．
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．
1. (单选)如图所示，在一匀强磁场中有一U形导体框 bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab 、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可
典例 如图甲所示，相距L＝0.5 m、电阻不计的两根长 金属导轨，各有一部分在同一水平面上，另一部分沿竖 直面．质量均为m＝50 g、电阻均为R＝1.0 Ω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μ＝0.5.整个装置处于磁感应强度大小B＝ 1.0 T、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在水平拉力 F作用下沿导轨向右运动时，从t＝0时刻开始释放cd杆 ，cd杆的vcd—t图象如图乙所示(在0～1 s和2 s～3 s内， 图线为直线)．
2．导体处于平衡状态的分析思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的 大小和方向． (2)由闭合电路欧姆定律确定回路中的电流． (3)分析导体的受力情况． (4)由平衡条件列方程求解． 3．导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路 (1)做好受力分析和运动状态分析 导体受力→速度变化→产生变化的感应电动势→产生变 化的感应电流→导体受变化的安培力作用→合外力变化 →加速度变化→速度变化→感应电动势变化……最终加 速度等于零,导体达到稳定运动状态．
A．恒力F做的功等于电路产生的电能 B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于 电路中产生的电能 C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D．恒力F和摩擦力的合力做的功小于电路中产生的电能 和棒获得的动能之和
电磁感应中的动力学问题分析
1．导体的两种运动状态 (1)导体的平衡状态——静止状态或匀速直线运动状态． (2)导体的非平衡状态——加速度不为零．
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．
1. (单选)如图所示，在一匀强磁场中有一U形导体框 bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab 、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可
典例 如图甲所示，相距L＝0.5 m、电阻不计的两根长 金属导轨，各有一部分在同一水平面上，另一部分沿竖 直面．质量均为m＝50 g、电阻均为R＝1.0 Ω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μ＝0.5.整个装置处于磁感应强度大小B＝ 1.0 T、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在水平拉力 F作用下沿导轨向右运动时，从t＝0时刻开始释放cd杆 ，cd杆的vcd—t图象如图乙所示(在0～1 s和2 s～3 s内， 图线为直线)．
2．导体处于平衡状态的分析思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的 大小和方向． (2)由闭合电路欧姆定律确定回路中的电流． (3)分析导体的受力情况． (4)由平衡条件列方程求解． 3．导体做变加速运动，最终趋于稳定状态的分析思路 (1)做好受力分析和运动状态分析 导体受力→速度变化→产生变化的感应电动势→产生变 化的感应电流→导体受变化的安培力作用→合外力变化 →加速度变化→速度变化→感应电动势变化……最终加 速度等于零,导体达到稳定运动状态．
2025版高考物理一轮复习专题十一电磁感应第28练电磁感应中的动力学能量动量问题pptx课件
速运动,棒G做加速度越来越小的减速运动,结合棒G的速度-时间图线可知,2~3 s时间段内
物块A速度始终大于棒G滑行速度,绳子始终松弛(1分)
在2~3 s内对棒G分析,由动量定理可得
−
B LΔt=m 2 −3 (1分)
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得
−
−
Δt=
+
1
1
2
2
则有Q2=( mv′m - mv' ) (1分)
2
2
+
t3时间内有v'=at3(1分)
1
2
x'3= a32 (1分)
Q3=I2rt3(1分)
又x'1+x'2+x'3=7 m
Q总=Q1+Q2+Q3
联立解得Q总=0.4 J(1分)
7.[2022福建·
15,16分,难度★★★★☆]
联立解得 vH-vG=6.5 m/s(1分)
由于两棒的速度差保持不变,这说明两棒具有相同的加速度且均为a,对棒H由牛顿第二定
律有F-FA=ma(1分)
解得 F=1.7 N(1分)
由v-t图象可知t=1.5 s时,棒G的速度大小为vG=3 m/s,则此刻棒H的速度大小为vH=9.5 m/s
拉力F的瞬时功率 PF=FvH=16.15 W(1分)
平行.从t=0开始,H在水平向右拉力
作用下向右运动;t=2 s时,H与挡板
M、N相碰后立即被锁定.G在t=
1 s后的速度-时间图线如图(b)所示
,其中1~2 s段为直线.
已知磁感应强度大小B=1 T,L=0.2 m,G、H和A的质量均为0.2 kg,G、H的电阻均为0.1 Ω;
物块A速度始终大于棒G滑行速度,绳子始终松弛(1分)
在2~3 s内对棒G分析,由动量定理可得
−
B LΔt=m 2 −3 (1分)
由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得
−
−
Δt=
+
1
1
2
2
则有Q2=( mv′m - mv' ) (1分)
2
2
+
t3时间内有v'=at3(1分)
1
2
x'3= a32 (1分)
Q3=I2rt3(1分)
又x'1+x'2+x'3=7 m
Q总=Q1+Q2+Q3
联立解得Q总=0.4 J(1分)
7.[2022福建·
15,16分,难度★★★★☆]
联立解得 vH-vG=6.5 m/s(1分)
由于两棒的速度差保持不变,这说明两棒具有相同的加速度且均为a,对棒H由牛顿第二定
律有F-FA=ma(1分)
解得 F=1.7 N(1分)
由v-t图象可知t=1.5 s时,棒G的速度大小为vG=3 m/s,则此刻棒H的速度大小为vH=9.5 m/s
拉力F的瞬时功率 PF=FvH=16.15 W(1分)
平行.从t=0开始,H在水平向右拉力
作用下向右运动;t=2 s时,H与挡板
M、N相碰后立即被锁定.G在t=
1 s后的速度-时间图线如图(b)所示
,其中1~2 s段为直线.
已知磁感应强度大小B=1 T,L=0.2 m,G、H和A的质量均为0.2 kg,G、H的电阻均为0.1 Ω;
高考物理一轮复习5：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题优质课件
F＝0(a＝0)时，v
最大，
mgsin α(a＝0)时，v 最后匀速运动
最大，
最后匀速运动
类型 “电—动—电”型
“动—电—动”型
S 闭合，棒 ab 受安培力 F 棒 ab 释放后下滑，此时 a＝
＝BRlE，此时 a＝BmlRE，棒 gsin α，棒 ab 速度 v↑⇒感
ab 速度 v↑⇒感应电动势 E 应电动势 E＝Blv↑⇒电流 I
vB2l2 A. R
vB2l C. R
图 9－3－3
vBl B. R
vBl2 D. R
【答案】A 【解析】金属杆以速度 v 运动，电动势 E＝Blv，回路电流 I＝ER ＝BRlv，由 F＝BIl 得 F＝B2Rl2v，A 正确．
二、电磁感应中的能量问题
1．电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程．过程 可以简化为下列形式：
图 9－3－10 A．线框通过磁场的整个过程中，线框的机械能守恒 B．从 ab 由 GH 滑到 JP 的过程中，W1－W2＝0.5mv2 C．线框通过磁场的整个过程中，线框获得的电能为 W2 ＋W4 D．从 cd 进入 GH 到 JP 的过程中，W3＞W4
解析 线框通过磁场的整个过程中，由于产生了电能，故 线框的机械能减少．从 ab 进入 GH 滑到 JP 的过程中，根据动 能定理有：W1－W2＝12mv2.线框克服安培力做了多少功，就有 多少机械能转化为电能，故线框通过磁场的整个过程中，线框 获得的电能为 W2＋W4；从 cd 进入 GH 到 JP 的过程中，线框 做匀速运动，动能不变，故 W3＝W4.
生了相互转化． (3)根据能量守恒列方程求解．
【跟踪训练】
2．(多选)(2015 年从化模拟)如图 9－3－4 所示，金属棒 ab、 cd 与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场垂 直导轨所在的平面．ab 棒在恒力 F 作用下向右运动，则( )
高考物理一轮复习：专题十 电磁感应中的动力学和能量问题精品课件
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析 对杆Q，根据并联电路特
点以及平衡条件得：
2IlB2＝F＋m1gsin θ
由法拉第电磁感应定律得：
E＝B2lv
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳Leabharlann 滑，K杆保持静止，【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析
Ff
m2g
(1)以小环为研究对象，
由牛顿第二定律得：
意
图
棒ab长l、质量m、电阻
已知 R，导轨光滑水平，电
量 阻不计
棒ab长l、质量m、电
阻R，导轨光滑，电
阻不计
电磁感应中的动力学和能量问题
类型
过
程
分
析
“电—动—电”型
“动—电—动”型
S闭合，棒ab受安培力F，棒ab释放后下滑，此
v↑→ 感 应 电 动 势 E ＝ 时a＝gsin α，棒ab速
Blv↑→ 与 电 源 电 动 势 度v↑→感应电动势E
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
解析 (2)设流过杆K的电流为
I，由平衡条件得
IlB1＝FT＝Ff
等效电路图
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析 对杆Q，根据并联电路特
点以及平衡条件得：
2IlB2＝F＋m1gsin θ
由法拉第电磁感应定律得：
E＝B2lv
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳Leabharlann 滑，K杆保持静止，【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g＝10 m/s2，
sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)小环所受摩擦力的大小；
解析
Ff
m2g
(1)以小环为研究对象，
由牛顿第二定律得：
意
图
棒ab长l、质量m、电阻
已知 R，导轨光滑水平，电
量 阻不计
棒ab长l、质量m、电
阻R，导轨光滑，电
阻不计
电磁感应中的动力学和能量问题
类型
过
程
分
析
“电—动—电”型
“动—电—动”型
S闭合，棒ab受安培力F，棒ab释放后下滑，此
v↑→ 感 应 电 动 势 E ＝ 时a＝gsin α，棒ab速
Blv↑→ 与 电 源 电 动 势 度v↑→感应电动势E
(2)Q杆所受拉力的瞬时功率。
解析 (2)设流过杆K的电流为
I，由平衡条件得
IlB1＝FT＝Ff
等效电路图
电磁感应中的动力学和能量问题
【典例剖析】
已知小环以a＝6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，
Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。
人教版选修3-2专题复习：电磁感应中的力学和能量学问题(共29张PPT)
知识复习
• 1．感应电动势方向的判断方法？ 楞次定律、 右手定则
• 2．感应电动势大小的计算方法?
E n t
E BLv
E 1 BL2
2
• 3．安培力方向的判断方法？计算公式？
左手定则
F BIL
在电磁感应中安培力的公式
1.感应电动势：E BLV
2.感应电流：
I
E R
N F安
×
G
解：（1）感应电动势：
感应电流：
I E Blv RR
加 速 度 ： 由 F ma 得
E Blv
a g sin B2L2v
m(R r)
（2）做加速度逐渐减小的加速运动
（3）当加速度a=0时有最大速度
mg
s in
F安
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
BIL
B 2 L2Vm R
即：
vm
mg sinR
B 2 L2
解后反思:
导体棒在轨道上滑动、线框进出磁场等是电 磁感应中力学问题的典型，正确地对导体棒或线 框进行受力分析和运动分析是解决此类问题的前 提----将立体图转化为平面图有助于分析问题.
导体的运动产生感应电动势→感应电流→通 电导体受安掊力→合外力变化→加速度变化→速 度变化→周而复始地循环.
• 1.能量转化分析 • （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）当磁场不动、导体做切割磁感线的运动时，
导体所受安培力与导体运动方向相反，此即电磁 阻尼。在这种情况下，安培力对导体做负功，即 导体克服安培力做功，将机械能转化为电能，当 感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式 的能，如通过电阻转化为内能（焦耳热）
第65课时电磁感应中的动力学和能量问题2025届高考物理一轮复习课件
t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已
知t1～t2的时间间隔为0.6 s，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方
向（重力加速度g取10 m/s2）。则（
）
目录
高中总复习·物理
A. 在0～t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25 C
B. 线圈匀速运动的速度大小为8 m/s
2
（2L2＋L1）。
目录
高中总复习·物理
1. 【功能关系在电磁感应中的应用】
（多选）如图，MN和PQ是电阻不计的平行
金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，
平直部分粗糙，两部分平滑连接，平直部
分右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部
分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀
强磁场，质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到
R，木块质量也为m，重力加速度为g，试求：
目录
高中总复习·物理
（1）匀强磁场的磁感应强度B大小；
答案：
4
gm2 R2
2L0 L1 4
解析：导线框匀速进入磁场时，受力平
衡，受力情况如图所示。
根据平衡条件有
FT＝F安＋mgsin θ
目录
高中总复习·物理
其中F安＝BIL1
I＝
E＝BL1v
导线框与木块通过光滑细线相连，导线框匀
定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入Ⅱ区后，经b下行
现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆
垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加
速直线运动。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力
电磁感应中的力学和能量问题(4课时)课件高二下学期物理教科版选择性
r v0
II. 单杆有动力型（外力恒定）
匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，棒ab长为
L，质量为m，初速度为零，拉力恒为F ，水平导轨
r
光滑，AC间电阻R，ab杆电阻为r，其他电阻不计 。
① 杆在运动中受哪些力？ ② 杆的运动过程？ ③ 收尾速度v=？ ④ 能量如何转化的？ ⑤ 设杆到达最大速度经历的时间为t0，则这一个过程通过回路某一横截
（1）磁场的方向； （2）MN刚开始运动时加速度a的大小； （3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。
Ⅵ.电容+单杆+拉力
C
F
• 光滑导轨宽L，匀强磁感应强度为 B，电容为C，杆在恒力F作用下 从静止开始运动。
• 问：杆的运动过程及收尾状态？
14、如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L。导轨上端接有一 平行板电容器，电容为C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导 轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持 与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为 g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：
I. 单杆无动力型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，棒ab长
为L，质量为m，初速度为v0，水平导轨光滑，AC 间电阻R，ab杆电阻为r，其他电阻不计 。 ① 杆在运动中受哪些力？ ② 杆的运动过程？ ③ 收尾速度v=？ ④ 能量如何转化的？ ⑤ 全过程通过回路某一横截面的电荷量q是多少？ ⑥ 全过程杆的位移是多大？
Ⅳ.单杆有动力型（外力功率恒定）
5.如图，两根足够长，电阻不计的光滑平行金属导轨，固定在同一水平面上，其间 距为1m，左端通过导线连接一个R=1.5Ω的定值电阻。整个导轨处在磁感应强度大 小B=0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，质量m=0.2kg、长度L=1m、电阻 r=0.5Ω的匀质金属杆垂直导轨放置，且与导轨接触良好，在杆的中点施加一个垂直 金属杆的水平拉力F，使其静止开始运动。拉力F的功率P=2W保持不变，当金属杆 的速度v=5m/s时撤去拉力F。下列说法正确的是（ ） A. 若不撤去拉力F，金属杆的速度会大于5m/s B. 金属杆的速度为4m/s时，其加速度大小可能为0.9m/s2 C. 从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程，通过金属杆的电荷量为2.5C D. 从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程，金属杆上产生的热量为2.5J
高考物理总复习 第十二章 第4讲 电磁感应中的动力学和能量问题课件
AC
)
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(chǎnshēng)的总热量相等
D.通过ab棒的电荷量相等
第十三页，共一百零六页。
知识梳理
解析
光滑导轨无摩擦力,导轨粗糙时有摩擦力,动能最终都全部
1
转化为内能,所以产生的总热量相等,C正确;对光滑的导轨有 mv 02 =Q安,
2
B lv t B lx
深化拓展
(1)金属棒ab达到的最大速度vm;
(2)金属棒ab沿导轨向下运动速度v=5 m/s时的加速度大小(dàxiǎo);
(3)从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中,电阻R上产生的热量QR。
第十八页，共一百零六页。
深化拓展
答案(dáàn)
解析
(1)6 m/s
(2)1 m/s2 (3)9 J
第二十二页，共一百零六页。
深化拓展
(1)线框的cd边刚进入(jìnrù)磁场时,通过线框导线中的电流;
(2)线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小;
(3)线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中,通过线框
导线横截面的电荷量。
第二十三页，共一百零六页。
深化拓展
第二十四页，共一百零六页。
3.解决电磁感应现象中的能量问题(wèntí)的一般步骤
(1)确定等效电源;
(2)分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互
转化;
(3)根据能量守恒列方程求解。
第九页，共一百零六页。
知识梳理
1.如图所示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导
轨足够长,且电阻不计。有一垂直导轨平面(píngmiàn)向里的匀强磁场,磁感应强