高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 專題講座八 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一)課件 教科版

專題講座八電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用專題講座八電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用( (一一) )核心探究核心探究演練提升演練提升 核心探究核心探究 分類探究分類探究各個擊破各個擊破考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問題考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問題1.1.分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路(1)(1)確定電源確定電源: :用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢的大小和電源勢的大小和電源“正負(fù)正負(fù)”極極, ,電源內(nèi)部電流從低電勢流向高電勢電源內(nèi)部電流從低電勢流向高電勢; ;(2)(2)分析電路結(jié)構(gòu)分析電路結(jié)構(gòu): :根據(jù)根據(jù)“等效電源等效電源”和電路中其他元件的連接方式畫出等和電路中其他元件的連接方式畫出等效電路效電路. .注意區(qū)別內(nèi)外電路注意區(qū)別內(nèi)外電路, ,區(qū)別路端電壓、電動勢區(qū)別路端電壓、電動勢; ;(3)(3)利用電路規(guī)律求解利用電路規(guī)律求解: :根據(jù)根據(jù)E=E=BLvBLv或或E=n E=n 結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)結(jié)合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路知識和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解電路知識和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解. .t2.2.電磁感應(yīng)電路的幾個等效問題電磁感應(yīng)電路的幾個等效問題【典例典例1 1】 (2018(2018蕪湖模擬蕪湖模擬) )如圖所示如圖所示, ,在勻強(qiáng)磁場中豎直放置兩條足夠長的平在勻強(qiáng)磁場中豎直放置兩條足夠長的平行導(dǎo)軌行導(dǎo)軌, ,磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B0 0, ,導(dǎo)軌上端連接一導(dǎo)軌上端連接一阻值為阻值為R R的電阻和開關(guān)的電阻和開關(guān)S,S,導(dǎo)軌電阻不計(jì)導(dǎo)軌電阻不計(jì), ,兩金屬棒兩金屬棒a a和和b b的電阻都為的電阻都為R,R,質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m ma a=0.02 kg=0.02 kg和和m mb b=0.01 kg,=0.01 kg,它們與導(dǎo)軌接觸良好它們與導(dǎo)軌接觸良好, ,并可沿導(dǎo)軌無摩擦地運(yùn)動并可沿導(dǎo)軌無摩擦地運(yùn)動, ,若若將將b b棒固定棒固定, ,開關(guān)開關(guān)S S斷開斷開, ,用一豎直向上的恒力用一豎直向上的恒力F F拉拉a a棒棒, ,穩(wěn)定后穩(wěn)定后a a棒以棒以v v1 1=10 =10 m/sm/s的的速度向上勻速運(yùn)動速度向上勻速運(yùn)動, ,此時(shí)再釋放此時(shí)再釋放b b棒棒,b,b棒恰能保持靜止棒恰能保持靜止.(g=10 m/s.(g=10 m/s2 2) )(1)(1)求拉力求拉力F F的大小的大小; ;核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (1) (1)開關(guān)開關(guān)S S斷開斷開,a,a棒向上勻速運(yùn)動時(shí)棒向上勻速運(yùn)動時(shí), ,a,ba,b棒組成閉合電路棒組成閉合電路,b,b棒釋放后恰能靜止棒釋放后恰能靜止, ,說明說明b b棒所受安培力與重力合力為棒所受安培力與重力合力為0.0.答案答案: :(1)0.3 N (1)0.3 N 核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (2)a(2)a棒固定棒固定, ,開關(guān)開關(guān)S S閉合閉合, ,釋放釋放b b棒時(shí)的等效電路如圖棒時(shí)的等效電路如圖1 1所所示示.b.b棒下滑棒下滑, ,當(dāng)安培力與重力合力為當(dāng)安培力與重力合力為0 0時(shí)時(shí), ,下滑速度最大下滑速度最大. .(2)(2)若將若將a a棒固定棒固定, ,開關(guān)開關(guān)S S閉合閉合, ,釋放釋放b b棒棒, ,求求b b棒滑行的最大速度棒滑行的最大速度v v2 2; ;答案答案: :(2)7.5 (2)7.5 m/sm/s 核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (3)a,b(3)a,b棒都固定棒都固定, ,開關(guān)開關(guān)S S斷開斷開, ,由由a a棒受安培力與重力大小相棒受安培力與重力大小相等可求出電流等可求出電流, ,通過磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率即可求出兩棒的間距通過磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率即可求出兩棒的間距. .(3)(3)若將若將a a棒和棒和b b棒都固定棒都固定, ,開關(guān)開關(guān)S S斷開斷開, ,使磁感應(yīng)強(qiáng)度從使磁感應(yīng)強(qiáng)度從B B0 0隨時(shí)間均勻增加隨時(shí)間均勻增加, ,經(jīng)經(jīng)0.1 s0.1 s后磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到后磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到2B2B0 0時(shí)時(shí),a,a棒受到的安培力大小正好等于棒受到的安培力大小正好等于a a棒的重力棒的重力, ,求兩棒間的距離求兩棒間的距離. .答案答案: :(3)1 m(3)1 m方法技巧方法技巧 電磁感應(yīng)中電路問題的題型特點(diǎn)電磁感應(yīng)中電路問題的題型特點(diǎn)閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動閉合電路中磁通量發(fā)生變化或有部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動, ,在回路中將產(chǎn)生在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流. .從而考題中常涉及電流、電壓、電功等的計(jì)算從而考題中常涉及電流、電壓、電功等的計(jì)算, ,也可能也可能涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、電磁感應(yīng)與能量的綜合問題分析涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、電磁感應(yīng)與能量的綜合問題分析. .多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練AC AC 2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826217 58826217 用用E=E=BLvBLv求電動勢求電動勢 (2018(2018河南商丘模擬河南商丘模擬)()(多選多選) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示,MN,PQ,MN,PQ兩兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成條平行的光滑金屬軌道與水平面成=30=30固定在地面上固定在地面上,M,P,M,P之間接電阻箱之間接電阻箱R,R,電阻箱的阻值電阻箱的阻值范圍為范圍為0 04 ,4 ,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場, ,磁場方向垂直于軌道平面向上磁場方向垂直于軌道平面向上, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5 T.B=0.5 T.質(zhì)量為質(zhì)量為m m的金屬桿的金屬桿abab水平放置在軌道上水平放置在軌道上, ,其接入電路的電阻值為其接入電路的電阻值為r.r.現(xiàn)從靜止釋放桿現(xiàn)從靜止釋放桿abab, ,測得最大速度為測得最大速度為v vm m. .改變電阻箱的阻值改變電阻箱的阻值R,R,得到得到v vm m與與R R的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖( (乙乙) )所示所示. .已知軌道間距為已知軌道間距為L=2 L=2 m,m,重力加速度取重力加速度取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,軌道足夠長且電阻不計(jì)軌道足夠長且電阻不計(jì). .則則( ( ) )A.A.金屬桿滑動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是金屬桿滑動時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是abMPaabMPaB.B.當(dāng)當(dāng)R=0R=0時(shí)時(shí), ,桿桿abab勻速下滑過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小為勻速下滑過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小為2 V2 VC.C.金屬桿的質(zhì)量為金屬桿的質(zhì)量為m=0.2 kg,m=0.2 kg,電阻電阻r=2 r=2 D.D.當(dāng)當(dāng)R=4 R=4 時(shí)時(shí), ,回路瞬時(shí)電功率每增加回路瞬時(shí)電功率每增加1 W1 W的過程中合外力對桿做的功為的過程中合外力對桿做的功為0.6 J0.6 JBCDBCD考點(diǎn)二電磁感應(yīng)的圖像問題考點(diǎn)二電磁感應(yīng)的圖像問題1.1.圖像問題類型圖像問題類型2.2.解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵. .3.3.解決圖像問題的一般步驟解決圖像問題的一般步驟(1)(1)明確圖像的種類明確圖像的種類, ,即是即是B-tB-t圖還是圖還是-t-t圖圖, ,或者或者E-tE-t圖、圖、I-tI-t圖等圖等; ;(2)(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程分析電磁感應(yīng)的具體過程; ;(3)(3)用右手定則、楞次定律、左手定則或安培定則確定有關(guān)方向的對應(yīng)關(guān)系用右手定則、楞次定律、左手定則或安培定則確定有關(guān)方向的對應(yīng)關(guān)系; ;(4)(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等知識寫出函數(shù)關(guān)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動定律等知識寫出函數(shù)關(guān)系式系式; ;(5)(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式根據(jù)函數(shù)關(guān)系式, ,進(jìn)行數(shù)學(xué)分析進(jìn)行數(shù)學(xué)分析, ,如分析斜率的變化、截距等如分析斜率的變化、截距等; ;(6)(6)畫圖像或判斷圖像畫圖像或判斷圖像. .4.4.解決電磁感應(yīng)圖像類選擇題的兩個常用方法解決電磁感應(yīng)圖像類選擇題的兩個常用方法【典例典例2 2】 (2017 (2017德州一模德州一模)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,abcdabcd為一邊長為為一邊長為L L的正方形導(dǎo)線的正方形導(dǎo)線框框, ,導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi)導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi), ,其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,磁場的邊界與線框的磁場的邊界與線框的cdcd邊平行邊平行, ,磁場區(qū)域的寬度為磁場區(qū)域的寬度為2L,2L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,B,方向豎直向下方向豎直向下. .線框在一垂直線框在一垂直于于cdcd邊的水平恒定拉力邊的水平恒定拉力F F作用下沿水平方向向右運(yùn)動作用下沿水平方向向右運(yùn)動, ,直至通過磁場區(qū)域直至通過磁場區(qū)域. .cdcd邊邊剛進(jìn)入磁場時(shí)剛進(jìn)入磁場時(shí), ,線框開始勻速運(yùn)動線框開始勻速運(yùn)動, ,規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎?guī)定線框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎? ,則導(dǎo)則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中, ,a,ba,b兩端的電壓兩端的電壓U Uabab及導(dǎo)線框中的及導(dǎo)線框中的電流電流i i隨隨cdcd邊的位置坐標(biāo)邊的位置坐標(biāo)x x變化的圖線可能是變化的圖線可能是( ( ) )BDBD核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 線框全部進(jìn)入磁場后線框全部進(jìn)入磁場后, ,在磁場中運(yùn)動過程中雖然無電流但有在磁場中運(yùn)動過程中雖然無電流但有電動勢電動勢, ,U Uabab不為零不為零. .反思總結(jié)反思總結(jié) 動生感應(yīng)電流的圖像分析技巧動生感應(yīng)電流的圖像分析技巧(1)(1)讀題明確題目中規(guī)定的正方向讀題明確題目中規(guī)定的正方向. .(2)(2)對切割磁感線的過程進(jìn)行分段研究對切割磁感線的過程進(jìn)行分段研究, ,利用排除法縮小目標(biāo)利用排除法縮小目標(biāo), ,先分析電流方向先分析電流方向后分析大小后分析大小; ;注意回路中無電流時(shí)是否有感應(yīng)電動勢注意回路中無電流時(shí)是否有感應(yīng)電動勢. .(3)(3)對涉及與電磁感應(yīng)有關(guān)的速度、安培力、電勢差、電功等可應(yīng)用有關(guān)規(guī)律對涉及與電磁感應(yīng)有關(guān)的速度、安培力、電勢差、電功等可應(yīng)用有關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析進(jìn)行分析, ,最后確定答案最后確定答案. .多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1. 由圖像分析電磁感應(yīng)過程由圖像分析電磁感應(yīng)過程 (2018(2018潮南區(qū)模擬潮南區(qū)模擬) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,電阻不計(jì)、電阻不計(jì)、間距為間距為L L的光滑平行導(dǎo)軌水平放置的光滑平行導(dǎo)軌水平放置, ,左端連接定值電阻左端連接定值電阻R,R,電阻可忽略的金屬桿電阻可忽略的金屬桿abab放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好, ,整個裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中整個裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中. .現(xiàn)對金屬桿現(xiàn)對金屬桿abab施加一外力施加一外力, ,使金屬桿使金屬桿abab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動, ,已知外力對已知外力對abab桿桿做功的功率與桿的速率的二次方間的關(guān)系如圖做功的功率與桿的速率的二次方間的關(guān)系如圖( (乙乙) )所示所示, ,該圖線斜率為該圖線斜率為k,k,則該則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為( ( ) )C CB B 考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1.1.兩種狀態(tài)及處理方法兩種狀態(tài)及處理方法2.2.力學(xué)對象和電學(xué)對象的相互關(guān)系力學(xué)對象和電學(xué)對象的相互關(guān)系3.3.用用“四步法四步法”分析電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【典例典例3 3】 (2016 (2016全國全國卷卷,24),24)如圖如圖, ,水平面水平面( (紙面紙面) )內(nèi)間距為內(nèi)間距為l l的平行金屬導(dǎo)的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻軌間接一電阻, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m,m,長度為長度為l l的金屬桿置于導(dǎo)軌上的金屬桿置于導(dǎo)軌上.t=0.t=0時(shí)時(shí), ,金屬桿在水平金屬桿在水平向右、大小為向右、大小為F F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動.t.t0 0時(shí)刻時(shí)刻, ,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為強(qiáng)度大小為B B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,且在磁場中恰好能保持且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動勻速運(yùn)動. .桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì), ,兩者始終保持垂直且接觸良好兩者始終保持垂直且接觸良好, ,兩者兩者之間的動摩擦因數(shù)為之間的動摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.求求: :(1)(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的大小金屬桿在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的大小; ;審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)(2)(2)電阻的阻值電阻的阻值. .反思總結(jié)反思總結(jié) 解決電磁感應(yīng)動力學(xué)問題的兩個關(guān)鍵分析解決電磁感應(yīng)動力學(xué)問題的兩個關(guān)鍵分析“路路”的分析的分析: :確定電磁感應(yīng)電路中的電源確定電磁感應(yīng)電路中的電源, ,弄清電路中的串、并聯(lián)關(guān)系弄清電路中的串、并聯(lián)關(guān)系. .“運(yùn)動運(yùn)動”的分析的分析: :準(zhǔn)確分析運(yùn)動導(dǎo)體的受力準(zhǔn)確分析運(yùn)動導(dǎo)體的受力, ,特別是安培力特別是安培力; ;確定導(dǎo)體的運(yùn)動確定導(dǎo)體的運(yùn)動性質(zhì)性質(zhì), ,是加速、減速、還是勻速是加速、減速、還是勻速, ,從而運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)動規(guī)律解題從而運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)動規(guī)律解題. .多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1. 電磁感應(yīng)中的平衡問題電磁感應(yīng)中的平衡問題 (2016(2016浙江浙江1010月選考月選考) )為了探究電動機(jī)轉(zhuǎn)速與彈簧伸長量之間的關(guān)系為了探究電動機(jī)轉(zhuǎn)速與彈簧伸長量之間的關(guān)系, ,小明設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置小明設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置. .半徑為半徑為l l的圓形金屬導(dǎo)軌固定在水平面上的圓形金屬導(dǎo)軌固定在水平面上, ,一根長也為一根長也為l l、電阻為、電阻為R R的的金屬棒金屬棒abab一端與導(dǎo)軌接觸良好一端與導(dǎo)軌接觸良好, ,另一端固定在圓心處的導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸另一端固定在圓心處的導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OOOO上上, ,由電動機(jī)由電動機(jī)A A帶動旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn). .在在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面, ,大小為大小為B B1 1、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場. .另有一質(zhì)量為另有一質(zhì)量為m m、電、電阻為阻為R R的金屬棒的金屬棒cdcd用輕質(zhì)彈簧懸掛在豎直平面內(nèi)用輕質(zhì)彈簧懸掛在豎直平面內(nèi), ,并與固定在豎直平面內(nèi)的并與固定在豎直平面內(nèi)的“U”U”形導(dǎo)軌保持良好形導(dǎo)軌保持良好接觸接觸, ,導(dǎo)軌間距為導(dǎo)軌間距為l,l,底部接阻值也為底部接阻值也為R R的電阻的電阻, ,處于大小為處于大小為B B2 2、方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場、方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中中. .從圓形金屬導(dǎo)軌引出導(dǎo)線和通過電刷從轉(zhuǎn)軸引出導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)從圓形金屬導(dǎo)軌引出導(dǎo)線和通過電刷從轉(zhuǎn)軸引出導(dǎo)線經(jīng)開關(guān)S S與與“U”U”形導(dǎo)軌連接形導(dǎo)軌連接. .當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S斷斷開開, ,棒棒cdcd靜止時(shí)靜止時(shí), ,彈簧伸長量為彈簧伸長量為x x0 0; ;當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S S閉合閉合, ,電動機(jī)以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動電動機(jī)以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動, ,棒棒cdcd再次靜止時(shí)再次靜止時(shí), ,彈彈簧伸長量變?yōu)榛缮扉L量變?yōu)閤(x(不超過彈性限度不超過彈性限度).).不計(jì)其余電阻和摩擦等阻力不計(jì)其余電阻和摩擦等阻力, ,求此時(shí)求此時(shí): :(1)(1)通過棒通過棒cdcd的電流的電流I Icdcd; ;解析解析: :(1)S(1)S斷開斷開, ,cdcd棒靜止棒靜止, ,有有mg=kxmg=kx0 0S S閉合閉合, ,cdcd棒靜止時(shí)受到的安培力棒靜止時(shí)受到的安培力F=IF=IcdcdB B2 2l lcdcd棒靜止有棒靜止有mg+Img+IcdcdB B2 2l=l=kxkx得得I Icdcd= .= .020mg x xBlx答案答案: :(1)(1)見解析見解析(2)(2)電動機(jī)對該裝置的輸出功率電動機(jī)對該裝置的輸出功率P;P;答案答案: :(2)(2)見解析見解析(3)(3)電動機(jī)轉(zhuǎn)動角速度電動機(jī)轉(zhuǎn)動角速度與彈簧伸長量與彈簧伸長量x x之間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系. .答案答案: :(3)(3)見解析見解析2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826219 58826219 導(dǎo)體桿切割的動力學(xué)問題導(dǎo)體桿切割的動力學(xué)問題 (2017(2017臨沂二模臨沂二模) )如圖所示如圖所示, ,一一與水平面夾角為與水平面夾角為=37=37的傾斜平行金屬導(dǎo)軌的傾斜平行金屬導(dǎo)軌, ,兩導(dǎo)軌足夠長且相距兩導(dǎo)軌足夠長且相距L=0.2 L=0.2 m,m,另另外兩根水平金屬桿外兩根水平金屬桿MNMN和和PQPQ的質(zhì)量均為的質(zhì)量均為m m=0.01 =0.01 kg,kg,可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動,MN,MN桿桿和和PQPQ桿的電阻均為桿的電阻均為R R=0.2 (=0.2 (傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)),MN),MN桿被兩個垂直于導(dǎo)軌桿被兩個垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住的絕緣立柱擋住, ,整個裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)整個裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi), ,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上, ,磁磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0 B=1.0 T,PQT,PQ桿在恒定拉力桿在恒定拉力F F作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動, ,拉力拉力F F垂垂直直PQPQ桿沿導(dǎo)軌平面向上桿沿導(dǎo)軌平面向上, ,當(dāng)運(yùn)動位移當(dāng)運(yùn)動位移x x=0.1 m=0.1 m時(shí)時(shí)PQPQ桿達(dá)到最大速度桿達(dá)到最大速度, ,此時(shí)此時(shí)MNMN桿對桿對絕緣立柱的壓力恰好為零絕緣立柱的壓力恰好為零(g(g取取10 m/s10 m/s2 2,sin 37,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8).=0.8).求求: :(1)PQ(1)PQ桿的最大速度桿的最大速度v vm m. .答案答案: :(1)0.6 (1)0.6 m/sm/s(2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ桿加速度桿加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時(shí)時(shí),MN,MN桿對立柱的壓力桿對立柱的壓力; ;解析解析: :(2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ的加速度的加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時(shí)時(shí), ,對對PQPQ根據(jù)牛頓第二定律可得根據(jù)牛頓第二定律可得F-mgsin -F-mgsin -BIL=ma,BIL=ma,對對MNMN有有BIL+N-mgsin =0,BIL+N-mgsin =0,PQPQ達(dá)到最大速度時(shí)達(dá)到最大速度時(shí), ,有有F-mgsin -BIF-mgsin -BIm mL=0,L=0,聯(lián)立解得聯(lián)立解得N=0.02 N,N=0.02 N,根據(jù)牛頓第三定律可得對立柱的壓力根據(jù)牛頓第三定律可得對立柱的壓力N=0.02 N.N=0.02 N.答案答案: :(2)0.02 N (2)0.02 N (3)PQ(3)PQ桿由靜止到最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱桿由靜止到最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.Q.答案答案: :(3)4.2(3)4.21010-3-3 J J 演練提升演練提升 真題體驗(yàn)真題體驗(yàn)強(qiáng)化提升強(qiáng)化提升1.1. 電磁感應(yīng)中的圖像問題電磁感應(yīng)中的圖像問題 (2017(2017全國全國卷卷,20)(,20)(多選多選) )兩條平行虛線間存在兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場一勻強(qiáng)磁場, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直. .邊長為邊長為0.1 m0.1 m、總電阻為、總電阻為0.005 0.005 的正方形導(dǎo)線框的正方形導(dǎo)線框abcdabcd位于紙面內(nèi)位于紙面內(nèi), ,cdcd邊與磁場邊界平行邊與磁場邊界平行, ,如圖如圖(a)(a)所示所示. .已知導(dǎo)已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動線框一直向右做勻速直線運(yùn)動, ,cdcd邊于邊于t=0t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場時(shí)刻進(jìn)入磁場. .線框中感應(yīng)電動勢線框中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的圖線如圖隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)(b)所示所示( (感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí), ,感應(yīng)電動勢取感應(yīng)電動勢取正正).).下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T0.5 TB.B.導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 0.5 m/sm/sC.C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.D.在在t=0.4 st=0.4 s至至t=0.6 st=0.6 s這段時(shí)間內(nèi)這段時(shí)間內(nèi), ,導(dǎo)線框所受的安培力大小為導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N0.1 NBCBC高考模擬高考模擬2.2. 電磁感應(yīng)中的力與運(yùn)動問題電磁感應(yīng)中的力與運(yùn)動問題 (2017(2017海南卷海南卷,13),13)如圖如圖, ,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面置于水平面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi), ,軌間距為軌間距為l,l,左端連有阻值為左端連有阻值為R R的電阻的電阻. .一金屬桿置于導(dǎo)軌一金屬桿置于導(dǎo)軌上上, ,金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域. .已已知金屬桿以速度知金屬桿以速度v v0 0向右進(jìn)入磁場區(qū)域向右進(jìn)入磁場區(qū)域, ,做勻變速直線運(yùn)動做勻變速直線運(yùn)動, ,到達(dá)磁場區(qū)域右邊到達(dá)磁場區(qū)域右邊界界( (圖中虛線位置圖中虛線位置) )時(shí)速度恰好為零時(shí)速度恰好為零. .金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好. .除左端所連電阻外除左端所連電阻外, ,其他電阻忽略不計(jì)其他電阻忽略不計(jì). .求金屬桿運(yùn)動到磁場區(qū)域正中間時(shí)所求金屬桿運(yùn)動到磁場區(qū)域正中間時(shí)所受安培力的大小及此時(shí)電流的功率受安培力的大小及此時(shí)電流的功率. .3.3. 電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題 (2016(2016全國全國卷卷,25),25)如圖如圖, ,兩條相距兩條相距l(xiāng) l的光滑平行金的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面屬導(dǎo)軌位于同一水平面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi), ,其左端接一阻值為其左端接一阻值為R R的電阻的電阻; ;一與導(dǎo)軌垂直的一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上金屬棒置于兩導(dǎo)軌上; ;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S S的區(qū)域的區(qū)域, ,區(qū)域中區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場存在垂直于紙面向里的均勻磁場, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B B1 1隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化關(guān)系為的變化關(guān)系為B B1 1= =kt,kt,式中式中k k為常量為常量; ;在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,區(qū)域左邊界區(qū)域左邊界MN(MN(虛線虛線) )與導(dǎo)與導(dǎo)軌垂直軌垂直, ,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B0 0, ,方向也垂直于紙面向里方向也垂直于紙面向里. .某時(shí)刻某時(shí)刻, ,金屬棒在金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動, ,在在t t0 0時(shí)刻恰好以速度時(shí)刻恰好以速度v v0 0越過越過MN,MN,此后向右做勻速運(yùn)動此后向右做勻速運(yùn)動. .金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好, ,它們的電阻均忽它們的電阻均忽略不計(jì)略不計(jì). .求求(1)(1)在在t=0t=0到到t=tt=t0 0時(shí)間間隔內(nèi)時(shí)間間隔內(nèi), ,流過電阻的電荷量的絕對值流過電阻的電荷量的絕對值; ;(2)(2)在時(shí)刻在時(shí)刻t(tt(ttt0 0) )穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小. . 拓展增分拓展增分【示例示例】 (2017(2017深圳二模改編深圳二模改編) )如圖所示如圖所示, ,水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌可水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌可分別與定值電阻分別與定值電阻R R和平行板電容器和平行板電容器C C相連相連, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒MNMN置于導(dǎo)軌上且接置于導(dǎo)軌上且接觸良好觸良好, ,導(dǎo)軌寬度為導(dǎo)軌寬度為L;L;導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒MNMN始終處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中始終處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中, ,不計(jì)導(dǎo)軌和不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻導(dǎo)體棒電阻, ,則則: :(1)S(1)S接接A,A,給導(dǎo)體棒給導(dǎo)體棒MNMN加以水平向右、大小為加以水平向右、大小為F F的恒定拉力的恒定拉力, ,導(dǎo)體棒做什么運(yùn)動導(dǎo)體棒做什么運(yùn)動? ?答案答案: :(1)(1)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(2)S(2)S接接B,B,給導(dǎo)體棒給導(dǎo)體棒MNMN加以水平向右、大小為加以水平向右、大小為v v0 0的初速度的初速度, ,求導(dǎo)體棒從運(yùn)動到求導(dǎo)體棒從運(yùn)動到停止停止, ,通過電阻通過電阻R R的電荷量的電荷量? ?(3)S(3)S接接B,B,給導(dǎo)體棒給導(dǎo)體棒MNMN加以水平向右、大小為加以水平向右、大小為v v0 0的初速度的初速度, ,求導(dǎo)體棒從運(yùn)動到求導(dǎo)體棒從運(yùn)動到停止停止, ,在導(dǎo)軌上運(yùn)動的位移大小在導(dǎo)軌上運(yùn)動的位移大小? ?