专题2.9 动生中的能量问题-（人教版2019选择性必修第二册）（原卷版）-2025版人教版高中物理举一反三.pdf

专题2.9动生中的能量问题

【人教版】

【题型1一根导体杆沿水平面平动切割过程的能量问题】

【题型2一根导体杆沿竖直方向或者沿斜面平动切割过程的能量问题】

【题型3两根导体杆平动切割过程的能量问题】

【题型4矩形导线框平动切割过程的能量问题】

【题型5非矩形导线框平动切割过程的能量问题】

【题型1一根导体杆沿水平面平动切割过程的能量问题】

【例1】如图所示，光滑水平面内有一光滑导体棒MN放在V形导轨上，导体棒MN左侧空

间存在垂直纸面向里的匀强磁场，导体棒MN和导轨的材料、粗细均完全相同，现将导体棒

MN固定，用一水平向左的外力F从图示位置匀速将V形导轨拉入磁场中，在此过程中导

体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨两触点间的电势差为U，回路的发热功率为P，回

路中产生的热量为Q，则下列图像正确的是()

【变式1-1】如图，间距为l的光滑平行金属导轨，水平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，

磁场的磁感应强度大小为B，导轨左端接有阻值为R的定值电阻，一质量为m的金属杆放在

导轨上。金属杆在水平外力作用下以速度v向右做匀速直线运动，此时金属杆内自由电子0

沿杆定向移动的速率为u。设金属杆内做定向移动的自由电子总量保持不变，金属杆始终与0

导轨垂直且接触良好，除了电阻R以外不计其他电阻。

(1)求金属杆中的电流和水平外力的功率；

u0

(2)某时刻撤去外力，经过一段时间，自由电子沿金属杆定向移动的速率变为，求：

2

这段时间内电阻R上产生的焦耳热；

【变式1-2】如图甲所示，两根间距L＝1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平

放置，一端与阻值R＝2.0Ω的电阻相连。质量m＝0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由

静止开始运动，已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f＝1.0N，导体

棒电阻为r＝1.0Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中

2

加速度a与速度v的关系如图乙所示（取g＝10m/s）。求：

（1）当导体棒速度为v时，棒所受安培力F的大小（用题中字母表示）；

安

（2）磁场的磁感应强度B；

（3）若ef棒由静止开始运动距离为s＝6.9m时，速度已达v′＝3m/s，求此过程中产生的

焦耳热Q。

【变式1-3】如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U型导体框左端连接一阻值为R的

电阻，质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间

的摩擦。ab以水平向右的初速度v开始运动，最终停在导体框上。在此过程中()

0

A．导体棒做匀减速直线运动

B．导体棒中感应电流的方向为a→b

2

mR

v0

C．电阻R消耗的总电能为

2R＋r

1

D．导体棒克服安培力做的总功小于mv02

2

【题型2一根导体杆沿竖直方向或者沿斜面平动切割过程的能量问题】

【例2】如图甲所示，不计电阻的光滑平行金属导轨竖直放置，导轨间距L＝1m，上端接

有电阻R＝3Ω，水平虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量m＝0.1kg、

电阻r＝1Ω、长度与导轨间距相等的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，

杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的－t图象如图乙所示(g取10

v

2

m/s)．求：

(1)磁感应强度的大小B；

(2)