物理總第十章 電磁感應(yīng) 專(zhuān)題講座八 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(一) 教科版

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1、專(zhuān)題講座八電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用專(zhuān)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(lèi)探究分類(lèi)探究各個(gè)擊破各個(gè)擊破考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1.1.分析電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的基本思路分析電磁感應(yīng)電路問(wèn)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的大小和電源的大小和電源“正負(fù)正負(fù)”極極,電源內(nèi)部電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì)電源內(nèi)部電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì);(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

2、式畫(huà)出等效和電路中其他元件的連接方式畫(huà)出等效電路電路.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(dòng)勢(shì)區(qū)別路端電壓、電動(dòng)勢(shì);(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(shí)和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解電路知識(shí)和電功率、焦耳定律等關(guān)系式聯(lián)立求解.2.2.電磁感應(yīng)電路的幾個(gè)等效問(wèn)題電磁感應(yīng)電路的幾個(gè)等效問(wèn)題【典典例例1 1】(2018(2018蕪蕪湖湖模模擬擬)如如圖圖所所示示,在在勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中豎豎直直放放置置兩兩條條足足夠夠長(zhǎng)長(zhǎng)的的平平行行導(dǎo)導(dǎo)軌軌,磁磁場(chǎng)場(chǎng)方方向向與

3、與導(dǎo)導(dǎo)軌軌所所在在平平面面垂垂直直,磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大小小為為B B0 0,導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上端端連連接接一一阻阻值值為為R R的的電電阻阻和和開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S,S,導(dǎo)導(dǎo)軌軌電電阻阻不不計(jì)計(jì),兩兩金金屬屬棒棒a a和和b b的的電電阻阻都都為為R,R,質(zhì)質(zhì)量量分分別別為為m ma a=0.02=0.02 kgkg和和m mb b=0.01=0.01 kg,kg,它它們們與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌接接觸觸良良好好,并并可可沿沿導(dǎo)導(dǎo)軌軌無(wú)無(wú)摩摩擦擦地地運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),若若將將b b棒棒固固定定,開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S S斷斷開(kāi)開(kāi),用用一一豎豎直直向向上上的的恒恒力力F F拉拉a a棒棒,穩(wěn)穩(wěn)定定后后a a棒棒以以v v1 1=10=1

4、0 m/sm/s的的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)速度向上勻速運(yùn)動(dòng),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(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)斷開(kāi),a,a棒向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)棒向上勻速運(yùn)動(dòng)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(shuō)明說(shuō)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(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S閉合閉合,釋放釋放b b棒時(shí)的等效電路

5、如圖棒時(shí)的等效電路如圖1 1所示所示.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(kāi)關(guān)開(kāi)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(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)S S斷開(kāi)斷開(kāi),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(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率即可求出兩棒的間距通過(guò)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率即可求出兩棒的間距.(3)(3)若若將將a a棒

6、棒和和b b棒棒都都固固定定,開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S S斷斷開(kāi)開(kāi),使使磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度從從B B0 0隨隨時(shí)時(shí)間間均均勻勻增增加加,經(jīng)經(jīng)0.1 0.1 s s后后磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度增增大大到到2B2B0 0時(shí)時(shí),a,a棒棒受受到到的的安安培培力力大大小小正正好好等等于于a a棒棒的的重重力力,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(wèn)題的題型特點(diǎn)電磁感應(yīng)中電路問(wèn)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(xiàn)運(yùn)動(dòng),在回路中將產(chǎn)生在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流

7、.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(wèn)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(wèn)題分析.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練AC AC 2.2.導(dǎo)學(xué)號(hào)導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826217 58826217 用用E=E=BLvBLv求電動(dòng)勢(shì)求電動(dòng)勢(shì)(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兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成兩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,電阻箱的阻電阻箱的阻值

8、范圍為值范圍為0 04,4,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上磁場(chǎng)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(cè)得最大速度為測(cè)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(zhǎng)=2 m,L=2 m,重力加速度取重力加速度取g=10 m/sg=10

9、 m/s2 2,軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì).則則()A.A.金屬桿滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是金屬桿滑動(dòng)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(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為勻速下滑過(guò)程中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)程中合外力對(duì)桿做的功為的過(guò)程中合外力對(duì)桿做的功為0.6 J0.6 JBCDBCD考點(diǎn)二電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題考點(diǎn)二電磁感應(yīng)的圖像問(wèn)題1

10、.1.圖像問(wèn)題類(lèi)型圖像問(wèn)題類(lèi)型類(lèi)類(lèi)類(lèi)類(lèi)型型型型據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)電電電電磁感磁感磁感磁感應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)程程程程選圖選圖選圖選圖像像像像據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)圖圖圖圖像分析判斷像分析判斷像分析判斷像分析判斷電電電電磁磁磁磁感感感感應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)程程程程求解求解求解求解流程流程流程流程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(duì)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(duì)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(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵.3.3.解決圖像問(wèn)題的一般步驟解決圖像問(wèn)題的一般步驟(1)(1)明確圖像的種類(lèi)明確圖像的種類(lèi),即是即是B-t

11、B-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(guò)程分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)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(duì)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(duì)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(dòng)定律等知識(shí)寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式式;(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(huà)圖像或判斷圖像畫(huà)圖像或判斷圖像.4.4.解決

12、電磁感應(yīng)圖像類(lèi)選擇題的兩個(gè)常用方法解決電磁感應(yīng)圖像類(lèi)選擇題的兩個(gè)常用方法排排排排除除除除法法法法定性地分析定性地分析定性地分析定性地分析電電電電磁感磁感磁感磁感應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)應(yīng)過(guò)程中物理量的程中物理量的程中物理量的程中物理量的變變變變化化化化趨勢(shì)趨勢(shì)趨勢(shì)趨勢(shì)(增大增大增大增大還還還還是減小是減小是減小是減小)、變變變變化快慢化快慢化快慢化快慢(均勻均勻均勻均勻變變變變化化化化還還還還是非均是非均是非均是非均勻勻勻勻變變變變化化化化),),),),特特特特別別別別是分析物理量的正是分析物理量的正是分析物理量的正是分析物理量的正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù),以排除以排除以排除以排除錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤錯(cuò)誤的的的的選項(xiàng)選項(xiàng)選項(xiàng)選

13、項(xiàng)函函函函數(shù)數(shù)數(shù)數(shù)法法法法根據(jù)根據(jù)根據(jù)根據(jù)題題題題目所目所目所目所給給給給條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之條件定量地寫(xiě)出兩個(gè)物理量之間間間間的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系然后由函數(shù)關(guān)系然后由函數(shù)關(guān)系然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖對(duì)圖對(duì)圖對(duì)圖像像像像進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)行分析和行分析和行分析和行分析和判斷判斷判斷判斷,這這這這未必是最未必是最未必是最未必是最簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)捷的方法捷的方法捷的方法捷的方法,但卻是最有效的但卻是最有效的但卻是最有效的但卻是最有效的方法方法方法方法【典例典例2 2】(2017(2017德州一模德州一模)()(多選多選)如圖所示

14、如圖所示,abcdabcd為一邊長(zhǎng)為為一邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L的正方形導(dǎo)線(xiàn)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框框,導(dǎo)線(xiàn)框位于光滑水平面內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)框位于光滑水平面內(nèi),其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的邊界與線(xiàn)框的磁場(chǎng)的邊界與線(xiàn)框的cdcd邊平行邊平行,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為磁場(chǎng)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(xiàn)框在一垂直線(xiàn)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(dòng)作用下沿水平方向向右運(yùn)動(dòng),直至通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域直至通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域.cdcd邊邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線(xiàn)框開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)線(xiàn)框開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng),規(guī)定線(xiàn)框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎?guī)定

15、線(xiàn)框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎?則導(dǎo)則導(dǎo)線(xiàn)框從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中線(xiàn)框從剛進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,a,ba,b兩端的電壓兩端的電壓U Uabab及導(dǎo)線(xiàn)框中的及導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)可能是變化的圖線(xiàn)可能是()BDBD核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 線(xiàn)框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后線(xiàn)框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雖然無(wú)電流但有在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雖然無(wú)電流但有電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì),U Uabab不為零不為零.反思總結(jié)反思總結(jié) 動(dòng)生感應(yīng)電流的圖像分析技巧動(dòng)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(duì)切

16、割磁感線(xiàn)的過(guò)程進(jìn)行分段研究對(duì)切割磁感線(xiàn)的過(guò)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(wú)電流時(shí)是否有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)注意回路中無(wú)電流時(shí)是否有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(3)(3)對(duì)涉及與電磁感應(yīng)有關(guān)的速度、安培力、電勢(shì)差、電功等可應(yīng)用有關(guān)規(guī)律對(duì)涉及與電磁感應(yīng)有關(guān)的速度、安培力、電勢(shì)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.由由圖圖像像分分析析電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)過(guò)過(guò)程程(2018(2018潮潮南南區(qū)區(qū)模模擬擬)如如圖圖(甲甲)所所示示,電電阻阻不不計(jì)計(jì)、間間距距為為L(zhǎng) L的的光光滑滑平平行行導(dǎo)導(dǎo)軌軌

17、水水平平放放置置,左左端端連連接接定定值值電電阻阻R,R,電電阻阻可可忽忽略略的的金金屬屬桿桿abab放放在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上且且與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌接接觸觸良良好好,整整個(gè)個(gè)裝裝置置置置于于垂垂直直紙紙面面向向里里的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中.現(xiàn)現(xiàn)對(duì)對(duì)金金屬屬桿桿abab施施加加一一外外力力,使使金金屬屬桿桿abab沿沿導(dǎo)導(dǎo)軌軌向向右右勻勻速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),已已知知外外力力對(duì)對(duì)abab桿桿做做功功的的功功率率與與桿桿的的速速率率的的二二次次方方間間的的關(guān)關(guān)系系如如圖圖(乙乙)所所示示,該該圖圖線(xiàn)線(xiàn)斜斜率率為為k,k,則則該該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()C CB B 考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題考點(diǎn)三

18、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.1.兩種狀態(tài)及處理方法兩種狀態(tài)及處理方法狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)特征特征特征特征處處處處理方法理方法理方法理方法平衡平衡平衡平衡態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)加速度加速度加速度加速度為為為為零零零零根據(jù)平衡條件列式分析根據(jù)平衡條件列式分析根據(jù)平衡條件列式分析根據(jù)平衡條件列式分析非平非平非平非平衡衡衡衡態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)加速度不加速度不加速度不加速度不為為為為零零零零根據(jù)牛根據(jù)牛根據(jù)牛根據(jù)牛頓頓頓頓第二定律第二定律第二定律第二定律進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)行行行行動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)分析或分析或分析或分析或結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)合功能關(guān)系合功能關(guān)系合功能關(guān)系合功能關(guān)系進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)行分析行分析行分析行分析2.2.力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系力學(xué)對(duì)象和

19、電學(xué)對(duì)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(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【典例典例3 3】(2016(2016全國(guó)全國(guó)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(zhǎng)度為長(zhǎng)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),金屬桿在水平向金屬桿在水平向右、大小為右、大小為F F的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).t.t0 0時(shí)刻時(shí)刻,金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為度大小為B B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域、方

20、向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng).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,兩者之間兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為的動(dòng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小;審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)題干關(guān)鍵題干關(guān)鍵題干關(guān)鍵題干關(guān)鍵獲取信息獲取信息獲取信息獲取信息在在在在F F F F的恒定拉力作用下的恒定拉力作用下的恒定拉力作用下的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)進(jìn)

21、磁場(chǎng)前進(jìn)磁場(chǎng)前進(jìn)磁場(chǎng)前進(jìn)磁場(chǎng)前,金屬桿做初速金屬桿做初速金屬桿做初速金屬桿做初速度為度為度為度為0 0 0 0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)t t t t0 0 0 0時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)刻刻刻刻,進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)入入入入磁磁磁磁場(chǎng)場(chǎng)場(chǎng)場(chǎng)恰恰恰恰好好好好做勻速做勻速做勻速做勻速 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)金屬桿所受合力為零金屬桿所受合力為零金屬桿所受合力為零金屬桿所受合力為零桿與導(dǎo)軌的電阻均忽桿與導(dǎo)軌的電阻均忽桿與導(dǎo)軌的電阻均忽桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)略不計(jì)略不計(jì)略不計(jì)整個(gè)回路只考慮平行金屬整個(gè)回路只考慮平行金屬整個(gè)回路只考慮平行金屬整個(gè)回路只考慮平行金屬導(dǎo)軌間所接電阻導(dǎo)軌間所接電阻導(dǎo)軌間

22、所接電阻導(dǎo)軌間所接電阻桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為因數(shù)為因數(shù)為因數(shù)為金屬桿沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)中金屬桿沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)中金屬桿沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)中金屬桿沿水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)中受摩擦力作用受摩擦力作用受摩擦力作用受摩擦力作用(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(dòng)力學(xué)問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵分析解決電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的兩個(gè)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(dòng)運(yùn)動(dòng)”的分析的分析:準(zhǔn)確分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的受力準(zhǔn)確分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的受力,特別是安培力特別是安培力;確

23、定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)規(guī)律解題從而運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)中中的的平平衡衡問(wèn)問(wèn)題題 (2016(2016浙浙江江1010月月選選考考)為為了了探探究究電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速與與彈彈簧簧伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)量量之之間間的的關(guān)關(guān)系系,小小明明設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)了了如如圖圖所所示示的的裝裝置置.半半徑徑為為l l的的圓圓形形金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌固固定定在在水水平平面面上上,一一根根長(zhǎng)長(zhǎng)也也為為l l、電電阻阻為為R R的的金金屬屬棒棒abab一一端端與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌接接觸觸良良好好,另另一一端端固固定定在在圓圓心心

24、處處的的導(dǎo)導(dǎo)電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸OOOO上上,由由電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)A A帶帶動(dòng)動(dòng)旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn).在在金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌區(qū)區(qū)域域內(nèi)內(nèi)存存在在垂垂直直于于導(dǎo)導(dǎo)軌軌平平面面,大大小小為為B B1 1、方方向向豎豎直直向向下下的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng).另另有有一一質(zhì)質(zhì)量量為為m m、電電阻阻為為R R的的金金屬屬棒棒cdcd用用輕輕質(zhì)質(zhì)彈彈簧簧懸懸掛掛在在豎豎直直平平面面內(nèi)內(nèi),并并與與固固定定在在豎豎直直平平面面內(nèi)內(nèi)的的“U”U”形形導(dǎo)導(dǎo)軌軌保保持持良良好好接接觸觸,導(dǎo)導(dǎo)軌軌間間距距為為l,l,底底部部接接阻阻值值也也為為R R的的電電阻阻,處處于于大大小小為為B B2 2、方方向向垂垂直直導(dǎo)導(dǎo)軌軌平平面面向向里里的的勻勻強(qiáng)

25、強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中.從從圓圓形形金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌引引出出導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)和和通通過(guò)過(guò)電電刷刷從從轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸引引出出導(dǎo)導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)經(jīng)經(jīng)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S S與與“U”U”形形導(dǎo)導(dǎo)軌軌連連接接.當(dāng)當(dāng)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S S斷斷開(kāi)開(kāi),棒棒cdcd靜靜止止時(shí)時(shí),彈彈簧簧伸伸長(zhǎng)長(zhǎng)量量為為x x0 0;當(dāng)當(dāng)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)S S閉閉合合,電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)以以某某一一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速勻勻速速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng),棒棒cdcd再再次次靜靜止止時(shí)時(shí),彈彈簧伸長(zhǎng)量變?yōu)榛缮扉L(zhǎng)量變?yōu)閤(x(不超過(guò)彈性限度不超過(guò)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(guò)棒通過(guò)棒cdcd的電流的電流I Icdcd;解析解析:(1)S(1)S斷開(kāi)斷開(kāi),c

26、dcd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=.=.答案答案:(1)(1)見(jiàn)解析見(jiàn)解析(2)(2)電動(dòng)機(jī)對(duì)該裝置的輸出功率電動(dòng)機(jī)對(duì)該裝置的輸出功率P;P;答案答案:(2)(2)見(jiàn)解析見(jiàn)解析(3)(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與彈簧伸長(zhǎng)量與彈簧伸長(zhǎng)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(jiàn)解析見(jiàn)解析2.2.導(dǎo)學(xué)號(hào)導(dǎo)學(xué)號(hào) 58826219 58826219 導(dǎo)體桿切割的動(dòng)

27、力學(xué)問(wèn)題導(dǎo)體桿切割的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題(2017(2017臨沂二模臨沂二模)如圖所示如圖所示,一與水平面夾角為一與水平面夾角為=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(zhǎng)且相距兩導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且相距L=0.2 L=0.2 m,m,另外兩根水平金屬桿另外兩根水平金屬桿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(wú)摩擦地滑動(dòng)可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑動(dòng),MN,MN桿和桿和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(gè)垂直于導(dǎo)桿被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住軌的絕緣立柱擋住,整個(gè)

28、裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(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(kāi)始向上加速運(yùn)動(dòng)作用下由靜止開(kāi)始向上加速運(yùn)動(dòng),拉力拉力F F垂直垂直P(pán)QPQ桿沿導(dǎo)軌平面向上桿沿導(dǎo)軌平面向上,當(dāng)運(yùn)動(dòng)位移當(dāng)運(yùn)動(dòng)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桿桿對(duì)絕緣立柱的壓力恰好為零對(duì)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.

29、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(duì)立柱的壓力桿對(duì)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(duì)對(duì)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(duì)對(duì)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 m

30、L=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(duì)立柱的壓力根據(jù)牛頓第三定律可得對(duì)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(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱桿由靜止到最大速度過(guò)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(wèn)題電磁感應(yīng)中的圖像問(wèn)題(2017(2017全國(guó)全國(guó)卷卷,20)(,20)(多選多選)兩條平行虛線(xiàn)間存兩條平行虛線(xiàn)間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),

31、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(zhǎng)為邊長(zhǎng)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(xiàn)框的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcdabcd位于紙面內(nèi)位于紙面內(nèi),cdcd邊與磁場(chǎng)邊界平行邊與磁場(chǎng)邊界平行,如圖如圖(a)(a)所示所示.已知已知導(dǎo)線(xiàn)框一直向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線(xiàn)框一直向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),cdcd邊于邊于t=0t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng).線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)如圖勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)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(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正取正).).下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是()

32、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(xiàn)框運(yùn)動(dòng)速度的大小為導(dǎo)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)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(xiàn)框所受的安培力大小為導(dǎo)線(xiàn)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.電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)中中的的力力與與運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)問(wèn)問(wèn)題題(2017(2017海海南南卷卷,13),13)如如圖圖,兩兩光光滑滑平平行行金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌置置于于水水平平面面(紙紙面面)內(nèi)內(nèi),軌軌間間距距為

33、為l,l,左左端端連連有有阻阻值值為為R R的的電電阻阻.一一金金屬屬桿桿置置于于導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上,金金屬屬桿桿右右側(cè)側(cè)存存在在一一磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大小小為為B B、方方向向豎豎直直向向下下的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)域域.已已知知金金屬屬桿桿以以速速度度v v0 0向向右右進(jìn)進(jìn)入入磁磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)域域,做做勻勻變變速速直直線(xiàn)線(xiàn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),到到達(dá)達(dá)磁磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)域域右右邊邊界界(圖圖中中虛虛線(xiàn)線(xiàn)位位置置)時(shí)時(shí)速速度度恰恰好好為為零零.金金屬屬桿桿與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌始始終終保保持持垂垂直直且且接接觸觸良良好好.除除左左端端所所連連電電阻阻外外,其其他他電電阻阻忽忽略略不不計(jì)計(jì).求求金金屬屬桿桿運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)到到磁磁場(chǎng)

34、場(chǎng)區(qū)區(qū)域域正正中中間間時(shí)時(shí)所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.電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)中中的的電電路路問(wèn)問(wèn)題題(2016(2016全全國(guó)國(guó)卷卷,25),25)如如圖圖,兩兩條條相相距距l(xiāng) l的的光光滑滑平平行行金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌位位于于同同一一水水平平面面(紙紙面面)內(nèi)內(nèi),其其左左端端接接一一阻阻值值為為R R的的電電阻阻;一一與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌垂垂直直的的金金屬屬棒棒置置于于兩兩導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上;在在電電阻阻、導(dǎo)導(dǎo)軌軌和和金金屬屬棒棒中中間間有有一一面面積積為為S S的的區(qū)區(qū)域域,區(qū)區(qū)域域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場(chǎng)中存在垂直于紙面向里的均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小磁感應(yīng)強(qiáng)度

35、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,式式中中k k為為常常量量;在在金金屬屬棒棒右右側(cè)側(cè)還還有有一一勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)域域,區(qū)區(qū)域域左左邊邊界界MN(MN(虛虛線(xiàn)線(xiàn))與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌垂垂直直,磁磁場(chǎng)場(chǎng)的的磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度大大小小為為B B0 0,方方向向也也垂垂直直于于紙紙面面向向里里.某某時(shí)時(shí)刻刻,金金屬屬棒棒在在一一外外加加水水平平恒恒力力的的作作用用下下從從靜靜止止開(kāi)開(kāi)始始向向右右運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),在在t t0 0時(shí)時(shí)刻刻恰恰好好以以速速度度v v0 0越越過(guò)過(guò)MN,MN,此此后后向向右右做做勻勻速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng).金金屬屬棒棒與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌始始終終相相

36、互互垂垂直直并并接接觸觸良良好好,它它們們的的電電阻阻均均忽忽略不計(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(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值流過(guò)電阻的電荷量的絕對(duì)值;(2)(2)在時(shí)刻在時(shí)刻t(tt(ttt0 0)穿過(guò)回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小穿過(guò)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

37、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(zhǎng);L;導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒MNMN始終處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中始終處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng)導(dǎo)體棒做什么運(yùn)動(dòng)?答案答案:(1)(1)做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(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(dòng)到求導(dǎo)體棒從運(yùn)動(dòng)到停止停止,通過(guò)電阻通過(guò)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(dòng)到求導(dǎo)體棒從運(yùn)動(dòng)到停止停止,在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的位移大小在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的位移大小?