专题91电磁感应中的综合问题(解析版)-2013高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
2023 高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十五章 电磁感应
专题 91 电磁感应中的综合问题
第一部分 知识点精讲
一、灵活选用“三大力学观点”解决电磁感应中的综合问题
动力
学
观点
即应用牛顿运动定律及运动学公式分析物体的运动问题。
如例题中金属棒 ab 做加速度逐渐减小的加速运动,而金属棒 cd 做加速
度逐渐减小的减速运动,最终两金属棒以共同的速度匀速运动
能量
观点
即应用动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能量守恒定律等规律处
理有关问题。
如例题中金属棒 ab 机械能的减少量等于金属棒 cd 的机械能的增加量与
回路中产生的焦耳热之和
动量
观点
即应用动量定理、动量守恒定律处理有关问题。
例如:对于两导体棒在平直的光滑导轨上运动的情况,如果两棒所受的
外力之和为零,则考虑应用动量守恒定律处理问题;否则要考虑应用动
量定理处理问题;由 BIL·Δt=m·Δv、q=·Δt可知,当题目中涉及电荷
量或平均电流时,可应用动量定理来解决问题
二、单杆和导轨模型
初态 v0≠0v0=0
示意图
轨道水平光滑,
杆ad 质量为
m,电阻不计,
两平行导轨间距
为L
轨道水平光滑,
单杆 ab 质量为
m,电阻不计,
两平行导轨间距
为L,拉力 F恒
轨道水平光滑,
单杆 ab 质量为
m,电阻不计,
两平行导轨间距
为L,拉力 F恒
导轨间距为 L定 定
运动分析 导体杆做加速度
越来越小的减速
运动,最终杆静
止
当E感=E时,v
最大,且 vm
=,最后以 vm
匀速运动
当a=0时,v最
大,vm=时,杆
开始匀速运动
Δt时间内流入电
容器的电荷量
Δq=CΔU=
CBLΔv
电流 I==CBL
=CBLa
安培力 F安=
BLI=CB2L2a
F-F安=ma,a
=,
所以杆以恒定的
加速度匀加速运
动
能量
分析
动能全部转化为
内能:mv02=Q
电能转化为动能
和内能,E电=
mvm2+Q
外力做功转化为
动能和内能:WF
=mvm2+Q
外力做功转化为
电能和动能:
WF=E电+mv2
注:若光滑导轨倾斜放置,要考虑导体杆受到重力沿导轨斜面向下的分力作用,分析
方法与表格中受外力 F时的情况类似,这里就不再赘述。
三、双杆+导轨模型
(1)初速度不为零,不受其他水平外力的作用
光滑的平行导轨 光滑不等距导轨
示意图
质量 m1=m2 电阻 r1=r2 长度 L1
=L2
质量 m1=m2 电阻 r1=r2 长度 L1
=2L2
运动分析
杆MN 做变减速运动,杆 PQ做变
加速运动,稳定时,两杆的加速度
均为零,以相等的速度匀速运动
稳定时,两杆的加速度均为零,两
杆的速度之比为 1∶2
能量
分析
一部分动能转化为内能,Q=-ΔEk
(2)初速度为零,一杆受到恒定水平外力的作用
光滑的平行导轨 不光滑的平行导轨
示意图
质量 m1=m2 电阻 r1=r2 长度 L1
=L2
摩擦力 Ff1=Ff2 质量 m1=m2 电
阻r1=r2 长度 L1=L2
运动分析
开始时,两杆做变加速运动;稳定
时,两杆以相同的加速度做匀加速
运动
开始时,若 F≤2Ff,则 PQ杆先变
加速后匀速运动,MN 杆静止。若
F>2Ff,PQ杆先变加速后匀加速
运动,MN 杆先静止后变加速最后
和PQ杆同时做匀加速运动,且加
速度相同
能量 外力做功转化为动能和内能,WF= 外力做功转化为动能和内能(包括电
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