高考物理一輪復(fù)習(xí)專題1_8(課件試題)(打包16套).zip
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專題8電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué) 動量和能量問題 2 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 一 兩種狀態(tài)及處理方法 二 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動力學(xué)問題1 安培力的大小 3 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 2 安培力的方向 1 先用右手定則判定感應(yīng)電流方向 再用左手定則判定安培力方向 2 根據(jù)楞次定律 安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運動方向相反 4 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 三 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量問題1 能量的轉(zhuǎn)化感應(yīng)電流在磁場中受安培力 外力克服安培力做功 將機械能轉(zhuǎn)化為電能 電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能或其他形式的能 2 實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化 實質(zhì)是其他形式的能和電能之間的轉(zhuǎn)化 3 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的三種計算方法 1 利用克服安培力求解 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功 2 利用能量守恒求解 機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能 3 利用電路特征來求解 通過電路中所產(chǎn)生的電熱來計算 5 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 安培力做正功或負功的過程中 能量是如何轉(zhuǎn)化的 提示根據(jù)功能關(guān)系 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 安培力做正功 消耗電能 轉(zhuǎn)化為其他形式的能 安培力做負功 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 6 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 1 金屬棒ab靜止在傾角為 的平行導(dǎo)軌上 導(dǎo)軌上端有導(dǎo)線相連 垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B0 方向如圖所示 從t 0時刻開始 B0均勻增加 到t t1時 金屬棒開始運動 則在0 t1這段時間內(nèi) 金屬棒受到的摩擦力將 A 不斷增大B 不斷減小C 先增大后減小D 先減小后增大 答案 解析 7 基礎(chǔ)夯實 自我診斷 2 多選 如圖所示 水平固定放置的足夠長的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強磁場中 在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab 開始時ab棒以水平初速度v0向右運動 最后靜止在導(dǎo)軌上 就導(dǎo)軌光滑和導(dǎo)軌粗糙的兩種情況相比較 這個過程 A 安培力對ab棒所做的功不相等B 電流所做的功相等C 產(chǎn)生的總內(nèi)能相等D 通過ab棒的電荷量相等 答案 解析 8 考點一 考點二 考點三 考點一電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 師生共研 電學(xué)對象與力學(xué)對象的轉(zhuǎn)換及關(guān)系 9 考點一 考點二 考點三 例1如圖所示 兩完全相同的金屬棒垂直放在水平光滑導(dǎo)軌上 其質(zhì)量均為m 1kg 導(dǎo)軌間距d 0 5m 現(xiàn)兩棒并齊 中間夾一長度不計的輕質(zhì)壓縮彈簧 彈簧的彈性勢能Ep 16J 釋放彈簧 不拴接 彈簧彈開后 兩棒同時獲得大小相等的速度反向運動 ab棒進入一隨時間變化的磁場中 已知B 2 0 5t 單位 T 導(dǎo)軌上另有兩個擋塊P Q cd棒與之碰撞時無能量損失 Pc aM 16m 兩棒電阻均為R 5 導(dǎo)軌電阻不計 若從釋放彈簧時開始計時 不考慮彈簧彈開兩棒的時間 即瞬間就彈開兩棒 在ab棒進入磁場邊界的瞬間 加一外力F 大小和方向都可以變化 使之始終做加速度a 0 5m s2的勻減速直線運動 求 10 考點一 考點二 考點三 1 ab棒剛進入磁場時的外力F的大小與方向 2 若ab棒速度為零時磁感應(yīng)強度不再發(fā)生變化 則此時所受到的安培力 解析 1 彈簧彈開時 設(shè)兩棒的速度大小均為v0 在這個過程中 系統(tǒng)的機械能守恒 解得v0 4m s 此時磁感應(yīng)強度為B1 2 0 5 4 T 4Tab棒切割磁感線 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E B1dv0ab棒受到的安培力F安 1 6N 方向水平向左 11 考點一 考點二 考點三 由牛頓第二定律得F安 F ma則所加外力F F安 ma 1 1N 方向水平向右 2 ab棒進入磁場后 又經(jīng)t2 8s速度變?yōu)榱?而此段時間內(nèi)cd棒與PQ碰撞后反向運動 恰好經(jīng)t1 t2時間到達磁場邊界MN 故此時的電動勢由cd棒切割磁感線產(chǎn)生 E B2dv0其中B2 2 0 5 12 T 8T 所以此時ab棒受到的安培力F B2Id 8 1 6 0 5N 6 4N 方向水平向右 答案 1 1 1N 方向水平向右 2 6 4N 方向水平向右 12 考點一 考點二 考點三 思維點撥 1 棒被彈開后 ab在進入磁場前做什么運動 剛進入磁場時磁感應(yīng)強度如何確定 2 ab棒什么時間速度剛減為零 此時磁感應(yīng)強度為多大 cd棒處于什么位置 速度是多大 提示 1 勻速直線運動B 2 0 5t 2 12s8T磁場邊界MN處4m s 13 考點一 考點二 考點三 方法歸納電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題分析思路 1 電路分析 導(dǎo)體棒相當于電源 感應(yīng)電動勢相當于電源的電動勢 導(dǎo)體棒的電阻相當于電源的內(nèi)阻 感應(yīng)電流I 2 受力分析 導(dǎo)體棒受到安培力及其他力 安培力F安 BIl 根據(jù)牛頓第二定律列動力學(xué)方程F合 ma 3 過程分析 由于安培力是變力 導(dǎo)體棒做變加速運動或變減速運動 當加速度為零時 達到穩(wěn)定狀態(tài) 最后做勻速直線運動 根據(jù)共點力的平衡條件列方程F合 0 14 考點一 考點二 考點三 突破訓(xùn)練1 如圖所示 兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角 30 的斜面上 導(dǎo)軌電阻不計 間距l(xiāng) 0 4m 導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域 和 兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN 中的勻強磁場方向垂直斜面向下 中的勻強磁場方向垂直斜面向上 兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B 0 5T 在區(qū)域 中 將質(zhì)量m1 0 1kg 電阻R1 0 1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上 ab剛好不下滑 然后 在區(qū)域 中將質(zhì)量m2 0 4kg 電阻R2 0 1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上 由靜止開始下滑 cd在滑動過程中始終處于區(qū)域 的磁場中 ab cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸 g取10m s2 問 15 考點一 考點二 考點三 1 cd下滑的過程中 ab中的電流方向 2 ab剛要向上滑動時 cd的速度v多大 3 從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中 cd滑動的距離x 3 8m 此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少 16 考點一 考點二 考點三 解析 1 由a流向b 2 開始放置ab恰好不下滑時 ab所受摩擦力為最大靜摩擦力 設(shè)其為Fmax 有Fmax mgsin 設(shè)ab剛好要上滑時 cd棒的感應(yīng)電動勢為E 由法拉第電磁感應(yīng)定律有E Blv 設(shè)ab所受安培力為F安 有F安 IlB 此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下 由平衡條件有F安 m1gsin Fmax 綜合 式 代入數(shù)據(jù)解得v 5m s 17 考點一 考點二 考點三 3 設(shè)cd棒的運動過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總 由能量守恒有 解得Q 1 3J 答案 1 由a流向b 2 5m s 3 1 3J 18 考點一 考點二 考點三 考點二電磁感應(yīng)中的能量問題 師生共研 1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化2 求解焦耳熱Q的三種方法 19 考點一 考點二 考點三 例2如圖所示 足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置 傾角為37 寬度為0 5m 電阻忽略不計 其上端接一小燈泡 電阻為1 一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置 質(zhì)量為0 2kg 接入電路的電阻為1 兩端與導(dǎo)軌接觸良好 與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0 5 在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場 磁感應(yīng)強度為0 8T 將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放 運動一段時間后 小燈泡穩(wěn)定發(fā)光 此后導(dǎo)體棒MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 A 2 5m s1WB 5m s1WC 7 5m s9WD 15m s9W 答案 解析 20 考點一 考點二 考點三 例3如圖所示 兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上 相距l(xiāng) 左端與一電阻R相連 整個系統(tǒng)置于勻強磁場中 磁感應(yīng)強度大小為B 方向豎直向下 一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上 在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動 滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好 已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為 重力加速度大小為g 導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略 求 1 電阻R消耗的功率 2 水平外力的大小 21 考點一 考點二 考點三 解析 解法一導(dǎo)體棒勻速向右滑動 速率為v 則有F F安 mgE Blv 22 考點一 考點二 考點三 解法二 1 導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E Blv由于導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略 則R兩端電壓等于電動勢U E 2 設(shè)水平外力大小為F 由能量守恒有Fv PR mgv 答案 見解析 23 考點一 考點二 考點三 方法歸納解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的一般步驟 1 在電磁感應(yīng)中 切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 該導(dǎo)體或回路就相當于電源 2 分析清楚有哪些力做功 就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化 3 根據(jù)能量守恒列方程求解 24 考點一 考點二 考點三 突破訓(xùn)練2 2016 山東煙臺模擬 如圖所示 足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN PQ平行放置 且都傾斜與水平面成夾角 在導(dǎo)軌的最上端M P之間接有電阻R 不計其他電阻 導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌 當沒有磁場時 ab上升的最大高度為h 若存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強磁場時 ab上升的最大高度為h 運動過程中ab都與導(dǎo)軌保持垂直 且初速度都相等 關(guān)于上述情景 下列說法正確的是 25 考點一 考點二 考點三 A 兩次上升的最大高度相比較為h h B 有磁場時導(dǎo)體棒所受合力做的功等于無磁場時合力做的功 D 有磁場時 ab上升過程的最小加速度大于gsin 答案 解析 26 考點一 考點二 考點三 考點三電磁感應(yīng)中的動量綜合問題 師生共研 電磁感應(yīng)中的有些題目可以從動量角度著手 運用動量定理或動量守恒定律解決 1 應(yīng)用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量 如在導(dǎo)體棒做非勻變速運動的問題中 應(yīng)用動量定理可以解決牛頓運動定律不易解答的問題 2 在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運動時 由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向 合外力為零 若不受其他外力 兩導(dǎo)體棒的總動量守恒 解決此類問題往往要應(yīng)用動量守恒定律 27 考點一 考點二 考點三 例4如圖所示 豎直放置的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌 置于垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場中 兩根質(zhì)量相同的導(dǎo)體棒a和b 與導(dǎo)軌緊密接觸且可自由滑動 先固定a 釋放b 當b的速度達到10m s時 再釋放a 經(jīng)過1s后 a的速度達到12m s 則 1 此時b的速度大小是多少 2 若導(dǎo)軌很長 a b棒最后的運動狀態(tài)怎樣 28 考點一 考點二 考點三 解析 1 當b棒先向下運動時 在a和b以及導(dǎo)軌所組成的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 于是a棒受到向下的安培力 b棒受到向上的安培力 且二者大小相等 釋放a棒后 經(jīng)過時間t 分別以a和b為研究對象 根據(jù)動量定理 則有 mg F t mva mg F t mvb mv0代入數(shù)據(jù)可解得vb 18m s 漸減小 感應(yīng)電流也逐漸減小 則安培力也逐漸減小 最后 兩棒以共同的速度向下做加速度為g的勻加速運動 29 考點一 考點二 考點三 例5如圖所示 兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌MN PQ放在水平面上 左端向上彎曲 導(dǎo)軌間距為l 電阻不計 水平段導(dǎo)軌所處空間存在方向豎直向上的勻強磁場 磁感應(yīng)強度為B 導(dǎo)體棒a與b的質(zhì)量均為m 電阻值分別為Ra R Rb 2R b棒放置在水平導(dǎo)軌上足夠遠處 a棒在弧形導(dǎo)軌上距水平面h高度處由靜止釋放 運動過程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直 重力加速度為g 1 求a棒剛進入磁場時受到的安培力的大小和方向 2 求最終穩(wěn)定時兩棒的速度大小 3 從a棒開始下落到最終穩(wěn)定的過程中 求b棒上產(chǎn)生的內(nèi)能 30 考點一 考點二 考點三 解析 1 設(shè)a棒剛進入磁場時的速度為v 從開始下落到進入磁場根據(jù)機械能守恒定律mgh mv2a棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E Blv 31 考點一 考點二 考點三 2 a棒進入磁場 切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流a棒和b棒均受安培力作用 F IBl 大小相等方向相反 所以a棒和b棒組成的系統(tǒng)動量守恒 設(shè)兩棒最終穩(wěn)定速度為v 則mv 2mv 3 設(shè)a棒產(chǎn)生的內(nèi)能為Ea b棒產(chǎn)生的內(nèi)能為Eb 32 考點一 考點二 考點三 思路點撥1 兩棒最終穩(wěn)定后的速度有什么關(guān)系 2 a棒和b棒在電路中串聯(lián) a棒產(chǎn)生的內(nèi)能和b棒產(chǎn)生的內(nèi)能大小有什么關(guān)系 規(guī)律總結(jié)電磁感應(yīng)中有關(guān)導(dǎo)體棒動量問題要注意下列三點1 涉及單棒問題 一般考慮動量定理 2 涉及雙棒問題 一般考慮動量守恒 3 導(dǎo)體棒的運動過程要注意電路的串并聯(lián)及能量轉(zhuǎn)化和守恒 提示 1 兩棒最終穩(wěn)定后的速度相等 2 b棒產(chǎn)生的內(nèi)能是a棒的2倍 33 考點一 考點二 考點三 突破訓(xùn)練3 如圖所示 光滑導(dǎo)軌EF GH等高平行放置 EG間寬度為FH間寬度的3倍 導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻強磁場中 左側(cè)呈弧形升高 ab cd是質(zhì)量均為m的金屬棒 現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑 設(shè)導(dǎo)軌足夠長 求 1 ab cd棒的最終速度 2 全過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱 34 考點一 考點二 考點三 解析 ab下滑進入磁場后切割磁感線 在abcd電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 ab cd各受不同的磁場力作用而分別做減速 加速運動 電路中感應(yīng)電流逐漸減小 當感應(yīng)電流為零時 ab cd不再受磁場力作用 各自以不同的速度勻速滑動 1 ab自由下滑 機械能守恒 mgh mv2 由于ab cd串聯(lián)在同一電路中 任何時刻通過的電流總相等 兩個金屬棒的有效長度lab 3lcd 故它們受到的安培力為Fab 3Fcd 在安培力作用下 ab cd各自做變速運動 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相反 當Eab Ecd時 電路中感應(yīng)電流為零 I 0 安培力為零 ab cd運動趨于穩(wěn)定 此時有Blabvab Blcdvcd 35 考點一 考點二 考點三 ab cd受安培力作用 動量均發(fā)生變化 由動量定理得Fab T m v vab Fcd T mvcd
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編號:4307588
類型:共享資源
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格式:ZIP
上傳時間:2020-01-05
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