专题41 电磁感应中的电路动力学问题-2019高考物理一轮复习专题详解

专题41 电磁感应中的电路动力学问题-2019高考物理一轮复习专题详解

知识回顾 电磁感应中的电路动力学问题分析思路 规律方法 电磁感应中的力、电问题应抓住的“两个对象”‎ 规律总结 解决电磁感应与运动结合的问题的思想 在电磁感应与运动结合的问题中，力现象和电磁现象相互联系、相互制约，解决问题前首先要建立“动→电→动”的思维顺序.‎ (1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)求解电动势大小和方向.‎ (2)根据欧姆定律，求解回路中电流.‎ (3)分析安培力对导体棒加速度、速度的影响，从而推理得出对电路中电流的影响，最后定性分析出导体棒的最终运动情况.‎ (4)运用运动学方程、牛顿第二定律、平衡方程或功能关系求解.‎ 例题分析 ‎【例1】　(多选)半径为a右端开口和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示，则(　　)‎ A．θ＝0时，杆产生的电动势为2Bav B．θ＝时，杆产生的电动势为Bav C．θ＝0时，杆受的安培力大小为 D．θ＝时，杆受的安培力大小为 ‎【答案】　AD ‎【例2】如图所示，连接两个定值电阻的平行金属导轨与水平面成θ角，R1＝R2＝2R，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab质量为m，棒的电阻为2R，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ.导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，下列说法正确的是(　　)‎ A．此时重力的功率为mgvcosθ B．此装置消耗的机械功率为μmgvcosθ C．导体棒受到的安培力的大小为 D．导体棒受到的安培力的大小为 ‎【答案】　C ‎【例3】　(2017年江苏常州检测)如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2，其间距d＝0.5 m，左端接有容量C＝2 000μF的电容．质量m＝20 g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计．整个空间存在着垂直导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度B＝2 T．现用一沿导轨方向向右的恒力F1＝0.44 N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达B处，速度v＝5 m/s.此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为F2，又经2t时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿．求：‎ ‎ (1)导体棒运动到B处时，电容C上的电量；‎ ‎(2)t的大小；‎ ‎(3)F2的大小．‎ ‎【解题指导】　本题的关键是判断导体棒在恒力作用下的运动性质，可用微元法判断，即设经过很短的时间Δt，速度增加Δv，则a＝，再根据牛顿第二定律求出加速度．‎ ‎【答案】　(1)1×10－2 C　(2)0.25 s　(3)0.55 N ‎(3)由(2)可知棒在F2作用下，运动的加速度a2＝，方向向左，又a1t2＝－ 将相关数据代入解得F2＝0.55 N.‎ 专题练习 ‎1．(多选)(2017年洛阳全市联考)如图所示，两光滑导轨相距为L，倾斜放置，与水平地面夹角为α，上端接一电容为C的电容器，导轨上有一质量为m、长为L的导体棒平行地面放置，导体棒离地面的高度为h，磁感应强度为B的匀强磁场与两导轨所决定的平面垂直，开始时电容器不带电，将导体棒由静止释放，整个电路电阻不计，则(　　)‎ A．导体棒先做加速运动，后做匀速运动 B．导体棒落地时瞬时速度v＝ C．导体棒下落中减少的重力势能转化为动能，机械能守恒 D．导体棒一直做匀加速直线运动，加速度为a＝ ‎【答案】：BD ‎2．(多选)(2017年潍坊市高三模拟)在如图甲所示的电路中，电阻R1＝R2＝2R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2(r2

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