物理總第十章 電磁感應(yīng) 專題講座九 電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二) 教科版

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1、專題講座九電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用專題講座九電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用(二二)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(gè)擊破各個(gè)擊破考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的能量問題考點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的能量問題1.1.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)(1)能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化(2)(2)求解焦耳熱求解焦耳熱Q Q的三種方法的三種方法2.2.解題的一般步驟解題的一般步驟(1)(1)確定研究對象確定研究對象(導(dǎo)體棒或回路導(dǎo)體棒或回路););(2)(2)弄清電磁感應(yīng)過程中弄清電磁感應(yīng)過程中,哪些力做功哪些力做功,哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化;(3)(3)根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律

2、列式求解根據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律列式求解.【典例典例1 1】(2016(2016浙江卷浙江卷,24),24)小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示,兩兩根平行金屬導(dǎo)軌相距根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50 m,l=0.50 m,傾角傾角=53=53,導(dǎo)軌上端串接一個(gè)導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R=0.05 R=0.05 的電的電阻阻.在導(dǎo)軌間長在導(dǎo)軌間長d=0.56 md=0.56 m的區(qū)域內(nèi)的區(qū)域內(nèi),存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T.B=2.0 T.質(zhì)量質(zhì)量m=4.0 kgm=4.0 kg的金屬棒

3、的金屬棒CDCD水平置于導(dǎo)軌上水平置于導(dǎo)軌上,用絕緣繩索通過定滑用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿輪與拉桿GHGH相連相連.CD.CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24 m.s=0.24 m.一位健身一位健身者用恒力者用恒力F=80 NF=80 N拉動拉動GHGH桿桿,CD,CD棒由靜止開始運(yùn)動棒由靜止開始運(yùn)動,上升過程中上升過程中CDCD棒始終保持與導(dǎo)棒始終保持與導(dǎo)軌垂直軌垂直.當(dāng)當(dāng)CDCD棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健身者松手棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健身者松手,觸發(fā)恢復(fù)裝置使觸發(fā)恢復(fù)裝置使CDCD棒回到初始位棒回到初始位置置(重力加速度重力加速度g=10 m/sg=1

4、0 m/s2 2,sin 53,sin 53=0.8,=0.8,不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量索的質(zhì)量).).求求(1)CD(1)CD棒進(jìn)入磁場時(shí)速度棒進(jìn)入磁場時(shí)速度v v的大小的大小;核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (1)(1)健身者用恒力拉桿所做的功用健身者用恒力拉桿所做的功用W=W=FxFx求得求得.CD.CD棒進(jìn)入磁場前棒進(jìn)入磁場前重力和拉力做功重力和拉力做功.答案答案:(1)2.4(1)2.4 m/sm/s(2)CD(2)CD棒進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力棒進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力F FA A的大小的大小;核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (2)(2)確定確定CDCD棒在磁場中的

5、運(yùn)動性質(zhì)棒在磁場中的運(yùn)動性質(zhì).答案答案:(2)48 N(2)48 N(3)(3)在拉升在拉升CDCD棒的過程中棒的過程中,健身者所做的功健身者所做的功W W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.Q.核心點(diǎn)撥核心點(diǎn)撥 (3)(3)由功能關(guān)系或焦耳定律求焦耳熱由功能關(guān)系或焦耳定律求焦耳熱.答案答案:(3)64 J(3)64 J26.8826.88方法技巧方法技巧 求解電能應(yīng)分清兩類情況求解電能應(yīng)分清兩類情況(1)(1)若回路中電流恒定若回路中電流恒定,可以利用電路結(jié)構(gòu)及可以利用電路結(jié)構(gòu)及W=W=UItUIt或或Q=IQ=I2 2RtRt直接進(jìn)行計(jì)算直接進(jìn)行計(jì)算.(2)(2)若電流變化若電流變化,

6、則則利用安培力做的功求解利用安培力做的功求解:電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功安培力所做的功;利用能量守恒求解利用能量守恒求解:若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化若只有電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化,則機(jī)械能則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能的減少量等于產(chǎn)生的電能.利用功能關(guān)系求解利用功能關(guān)系求解:若除重力、安培力做功外若除重力、安培力做功外,還還有其他力做功有其他力做功,則其他力做功等于增加的機(jī)械能和電能則其他力做功等于增加的機(jī)械能和電能.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練BCBC1.1.用能量守恒求焦耳熱用能量守恒求焦耳熱(多選多選)兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一兩根足夠長的固定的平行金

7、屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為兩導(dǎo)軌間的距離為L,L,導(dǎo)軌上面橫放著兩根質(zhì)量均為導(dǎo)軌上面橫放著兩根質(zhì)量均為m,m,電阻均為電阻均為R(R(其其余部分電阻不計(jì)余部分電阻不計(jì))的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒abab和和cdcd,構(gòu)成矩形回路構(gòu)成矩形回路.在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場,如圖所示如圖所示,設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦滑設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行行.開始時(shí)開始時(shí),棒棒cdcd靜止靜止,棒棒abab有指向棒有指向棒cdcd的初速度的初速度v v0 0,若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動過程中若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動過程中始終不接

8、觸始終不接觸,則則()A.A.棒棒ab,cdab,cd在運(yùn)動過程中在運(yùn)動過程中,回路中一定有感應(yīng)電流回路中一定有感應(yīng)電流B.B.當(dāng)棒當(dāng)棒ab,cdab,cd的運(yùn)動穩(wěn)定后的運(yùn)動穩(wěn)定后,棒棒ab,cdab,cd有共同速度有共同速度v=v=C.C.在運(yùn)動過程中在運(yùn)動過程中,產(chǎn)生的焦耳熱最多為產(chǎn)生的焦耳熱最多為Q=Q=D.D.在運(yùn)動過程中在運(yùn)動過程中,安培力對棒安培力對棒cdcd做的功數(shù)值上等于回路中的電能做的功數(shù)值上等于回路中的電能2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826224 58826224 用功能關(guān)系求焦耳熱用功能關(guān)系求焦耳熱 用密度為用密度為d d、電阻率為、電阻率為粗細(xì)均粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線制成兩個(gè)

9、閉合正方形線框勻的金屬導(dǎo)線制成兩個(gè)閉合正方形線框M M和和N,N,邊長均為邊長均為L.L.線框線框M,NM,N的導(dǎo)線橫截的導(dǎo)線橫截面積分別為面積分別為S S1 1,S,S2 2,S,S1 1SS2 2,如圖所示如圖所示.均強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間均強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間,磁感應(yīng)強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為度大小為B,B,其他地方的磁場忽略不計(jì)其他地方的磁場忽略不計(jì).金屬線框金屬線框M M水平放在磁場上邊界的狹縫水平放在磁場上邊界的狹縫間間,線框平面與磁場方向平行線框平面與磁場方向平行,開始運(yùn)動時(shí)可認(rèn)為開始運(yùn)動時(shí)可認(rèn)為M M的的aaaa邊和邊和bbbb邊都處在邊都處在磁場中磁場中.線框線框N N在線

10、框在線框M M的正上方的正上方,與線框與線框M M相距為相距為h,h,兩線框均從靜止開始同時(shí)兩線框均從靜止開始同時(shí)釋放釋放,其平面在下落過程中保持水平其平面在下落過程中保持水平,設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長,不計(jì)空不計(jì)空氣阻力及兩線框間的相互作用氣阻力及兩線框間的相互作用.(1)(1)求線框求線框N N剛進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小剛進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小;(2)(2)在下落過程中在下落過程中,若線框若線框N N恰能追上線框恰能追上線框M.M.追上時(shí)線框追上時(shí)線框M M下落高度為下落高度為H,H,追上追上線框線框M M之前線框之前線框N N一直做減速運(yùn)動一直做減速

11、運(yùn)動,求該過程中線框求該過程中線框N N產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱;(3)(3)若將線框若將線框M,NM,N均由磁場上邊界處先后釋放均由磁場上邊界處先后釋放,釋放的時(shí)間間隔為釋放的時(shí)間間隔為t,t,計(jì)算兩線計(jì)算兩線框在運(yùn)動過程中的最大距離框在運(yùn)動過程中的最大距離.考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的動量問題考點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的動量問題電磁感應(yīng)問題往往涉及牛頓定律、動量守恒、能量守恒、電路的分析和計(jì)算電磁感應(yīng)問題往往涉及牛頓定律、動量守恒、能量守恒、電路的分析和計(jì)算等許多方面的物理知識等許多方面的物理知識,試題常見的形式是導(dǎo)體棒切割磁感線試題常見的形式是導(dǎo)體棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體棒受到安培

12、力作用從而使導(dǎo)體棒受到安培力作用.導(dǎo)體棒運(yùn)動的形式有勻速、勻變速和非勻變速導(dǎo)體棒運(yùn)動的形式有勻速、勻變速和非勻變速3 3種種,對前兩種情況對前兩種情況,容易想到用牛頓定律求解容易想到用牛頓定律求解,對后一種情況一般要用能量守對后一種情況一般要用能量守恒和動量守恒定律求解恒和動量守恒定律求解,但當(dāng)安培力變化但當(dāng)安培力變化,且又涉及位移、速度、電荷量等問且又涉及位移、速度、電荷量等問題時(shí)題時(shí),用動量定理求解往往能巧妙解決用動量定理求解往往能巧妙解決.【典典例例2 2】(2 20 01 17 7 濰濰坊坊二二模模)如如圖圖所所示示,固固定定于于水水平平面面的的兩兩足足夠夠長長的的光光滑滑平平行行金金

13、屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌P PM MN N,P PM MN N,由由傾傾斜斜和和水水平平兩兩部部分分在在M M,M M處處平平滑滑連連接接組組成成,導(dǎo)導(dǎo)軌軌間間距距L L=1 1 m m,水水平平部部分分處處于于豎豎直直向向上上的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場中中,磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度B B=1 1 T T.金金屬屬棒棒a a,b b垂垂直直于于傾傾斜斜導(dǎo)導(dǎo)軌軌放放置置,質(zhì)質(zhì)量量均均為為m m=0 0.2 2 k kg g,a a的的電電阻阻R R1 1=1 1 ,b b的的電電阻阻R R2 2=3 3 ,a,ba,b長長度度均均為為L=1 L=1 m,m,棒棒a a距距水水平平面面的的高高度度h h1 1=0.45

14、=0.45 m,m,棒棒b b距距水水平平面面的的高高度度為為h h2 2(h(h2 2hh1 1););保保持持b b棒棒靜靜止止,由由靜靜止止釋釋放放a a棒棒,a,a棒棒到到達(dá)達(dá)磁磁場場中中OOOO停停止止運(yùn)運(yùn)動動后后再再由由靜靜止釋放止釋放b b棒棒,a,ba,b與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì)與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2.【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】(1)(1)求求a a棒進(jìn)入磁場棒進(jìn)入磁場MMMM時(shí)加速度的大小時(shí)加速度的大小;題題題題干關(guān)干關(guān)干關(guān)干關(guān)鍵鍵鍵鍵獲獲獲獲取信息取信息取信息取信息足足足足夠長夠長夠長夠長的光滑平行金屬的光滑平

15、行金屬的光滑平行金屬的光滑平行金屬導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌運(yùn)運(yùn)運(yùn)運(yùn)動過動過動過動過程不程不程不程不計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)摩擦摩擦摩擦摩擦金屬棒金屬棒金屬棒金屬棒a,ba,ba,ba,b垂直于垂直于垂直于垂直于傾傾傾傾斜斜斜斜導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌放置放置放置放置金屬棒與金屬棒與金屬棒與金屬棒與導(dǎo)軌組導(dǎo)軌組導(dǎo)軌組導(dǎo)軌組成成成成閉閉閉閉合回路合回路合回路合回路水平部分水平部分水平部分水平部分處處處處于于于于豎豎豎豎直向上的勻直向上的勻直向上的勻直向上的勻強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)磁磁磁磁場場場場中中中中傾傾傾傾斜部分無磁斜部分無磁斜部分無磁斜部分無磁場場場場a a a a棒到達(dá)磁棒到達(dá)磁棒到達(dá)磁棒到達(dá)磁場場場場中中中中OOOOOOOO停止運(yùn)停

16、止運(yùn)停止運(yùn)停止運(yùn)動動動動后再由靜后再由靜后再由靜后再由靜止止止止釋釋釋釋放放放放b b b b棒棒棒棒a a a a棒停止運(yùn)棒停止運(yùn)棒停止運(yùn)棒停止運(yùn)動動動動才才才才釋釋釋釋放放放放b b b b棒棒棒棒導(dǎo)軌電導(dǎo)軌電導(dǎo)軌電導(dǎo)軌電阻不阻不阻不阻不計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)只考只考只考只考慮慮慮慮a,ba,ba,ba,b棒的棒的棒的棒的電電電電阻阻阻阻b b b b棒棒棒棒進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)入磁入磁入磁入磁場場場場后后后后,恰好未與恰好未與恰好未與恰好未與a a a a棒相碰棒相碰棒相碰棒相碰最最最最終終終終兩棒以相同速度運(yùn)兩棒以相同速度運(yùn)兩棒以相同速度運(yùn)兩棒以相同速度運(yùn)動動動動答案答案:(1)3.75 m/s(1)3.75

17、m/s2 2(2)a(2)a棒從釋放到棒從釋放到OOOO的過程中的過程中,求求b b棒產(chǎn)生的焦耳熱棒產(chǎn)生的焦耳熱;答案答案:(2)0.675 J(2)0.675 J(3)(3)若若MM,OOMM,OO間的距離間的距離x=2.4 x=2.4 m,bm,b棒進(jìn)入磁場后棒進(jìn)入磁場后,恰好未與恰好未與a a棒相碰棒相碰,求求h h2 2的值的值.答案答案:(3)1.8 m(3)1.8 m反思總結(jié)反思總結(jié) 動量在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用技巧動量在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用技巧(2)(2)電磁感應(yīng)中對于雙桿切割磁感線運(yùn)動電磁感應(yīng)中對于雙桿切割磁感線運(yùn)動,若雙桿系統(tǒng)所受合外力為零若雙桿系統(tǒng)所受合外力為零,運(yùn)用運(yùn)用動量守恒定律

18、結(jié)合能量守恒定律可求解與能量有關(guān)的問題動量守恒定律結(jié)合能量守恒定律可求解與能量有關(guān)的問題.多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.動動量量守守恒恒和和能能量量守守恒恒結(jié)結(jié)合合(2018(2018成成都都模模擬擬)如如圖圖所所示示,水水平平面面上上固固定定著著兩兩根根相相距距L L且且電電阻阻不不計(jì)計(jì)的的足足夠夠長長的的光光滑滑金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)軌軌,導(dǎo)導(dǎo)軌軌處處于于方方向向豎豎直直向向下下、磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度為為B B的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場中中,銅銅棒棒a,ba,b的的長長度度均均等等于于兩兩導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的間間距距、電電阻阻均均為為R R、質(zhì)質(zhì)量量均均為為m,m,銅銅棒棒平平行行地地靜靜止止在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上且且與與導(dǎo)

19、導(dǎo)軌軌接接觸觸良良好好.現(xiàn)現(xiàn)給給銅銅棒棒a a一一個(gè)個(gè)平平行行導(dǎo)軌向右的瞬時(shí)沖量導(dǎo)軌向右的瞬時(shí)沖量I,I,關(guān)于此后的過程關(guān)于此后的過程,下列說法正確的是下列說法正確的是()B B2 2.導(dǎo)導(dǎo)學(xué)學(xué)號號 5 58 88 82 26 62 22 25 5 動動量量定定理理和和能能量量守守恒恒結(jié)結(jié)合合(2 20 01 18 8 江江西西九九江江模模擬擬)如如圖圖所所示示,光光滑滑水水平平面面停停放放一一小小車車,車車上上固固定定一一邊邊長長為為L L=0 0.5 5 m m的的正正方方形形金金屬屬線線框框a ab bc cd d,金金屬屬框框的的總總電電阻阻R R=0 0.2 25 5 ,小小車車與與

20、金金屬屬框框的的總總質(zhì)質(zhì)量量m m=0 0.5 5 k kg g.在在小小車車的的右右側(cè)側(cè),有有一一寬寬度度大大于于金金屬屬線線框框邊邊長長,具具有有理理想想邊邊界界的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場,磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度B B=1.0 1.0 T,T,方向水平且與線框平面垂直方向水平且與線框平面垂直.現(xiàn)給小車一水平速度使其向右運(yùn)動并能穿現(xiàn)給小車一水平速度使其向右運(yùn)動并能穿過磁場過磁場,當(dāng)車上線框的當(dāng)車上線框的abab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)邊剛進(jìn)入磁場時(shí),測得小車加速度測得小車加速度a a=10 m/s=10 m/s2 2.求求:(1)(1)金屬框剛進(jìn)入磁場時(shí)金屬框剛進(jìn)入磁場時(shí),小車的速度為多大小車的速度為多大?答

21、案答案:(1)5(1)5 m/sm/s解析解析:(1)(1)設(shè)小車初速度為設(shè)小車初速度為v v0 0,則線框剛進(jìn)入磁場時(shí)則線框剛進(jìn)入磁場時(shí),abab邊由于切割磁感線產(chǎn)邊由于切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為生的電動勢為E=BLvE=BLv0 0回路中的電流回路中的電流I=V,I=V,根據(jù)牛頓定律根據(jù)牛頓定律BIL=maBIL=ma由以上三式可解得由以上三式可解得v v0 0=5=5 m/sm/s.(2)(2)從金屬框剛要進(jìn)入磁場開始從金屬框剛要進(jìn)入磁場開始,到其完全離開磁場到其完全離開磁場,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為多線框中產(chǎn)生的焦耳熱為多少少?答案答案:(2)4.0 J(2)4.0 J考點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的考點(diǎn)

22、三電磁感應(yīng)中的“桿桿+導(dǎo)軌導(dǎo)軌”模型模型模模模模型型型型概概概概述述述述“導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌+桿桿桿桿”模型是模型是模型是模型是電電電電磁感磁感磁感磁感應(yīng)問題應(yīng)問題應(yīng)問題應(yīng)問題在高考命在高考命在高考命在高考命題題題題中的中的中的中的“基本道具基本道具基本道具基本道具”,也是高考的也是高考的也是高考的也是高考的熱熱熱熱點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn),考考考考查查查查的知的知的知的知識識識識點(diǎn)多點(diǎn)多點(diǎn)多點(diǎn)多,題題題題目的目的目的目的綜綜綜綜合性合性合性合性強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng),物理物理物理物理情景情景情景情景變變變變化空化空化空化空間間間間大大大大,是我是我是我是我們們們們復(fù)復(fù)復(fù)復(fù)習(xí)習(xí)習(xí)習(xí)中的中的中的中的難難難難點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn).“導(dǎo)軌導(dǎo)軌

23、導(dǎo)軌導(dǎo)軌+桿桿桿桿”模型又模型又模型又模型又分分分分為為為為“單單單單桿桿桿桿”型和型和型和型和“雙桿雙桿雙桿雙桿”型型型型;導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌導(dǎo)軌放置方式可分放置方式可分放置方式可分放置方式可分為為為為水平、水平、水平、水平、豎豎豎豎直直直直和和和和傾傾傾傾斜斜斜斜;桿的運(yùn)桿的運(yùn)桿的運(yùn)桿的運(yùn)動動動動狀狀狀狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)可分可分可分可分為為為為勻速運(yùn)勻速運(yùn)勻速運(yùn)勻速運(yùn)動動動動、勻、勻、勻、勻變變變變速運(yùn)速運(yùn)速運(yùn)速運(yùn)動動動動、非勻、非勻、非勻、非勻變變變變速運(yùn)速運(yùn)速運(yùn)速運(yùn)動動動動或或或或轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動等等等等;磁磁磁磁場場場場的狀的狀的狀的狀態(tài)態(tài)態(tài)態(tài)可分可分可分可分為為為為恒定不恒定不恒定不恒定不變變變

24、變、均勻、均勻、均勻、均勻變變變變化化化化和非均勻和非均勻和非均勻和非均勻變變變變化等等化等等化等等化等等,情景復(fù)情景復(fù)情景復(fù)情景復(fù)雜雜雜雜,形式多形式多形式多形式多變變變變高高高高考考考考示示示示例例例例(2017(2017(2017(2017全國全國全國全國卷卷卷卷,15),15),15),15)(2013(2013(2013(2013全國全國全國全國卷卷卷卷,25),25),25),25)(2017(2017(2017(2017江蘇卷江蘇卷江蘇卷江蘇卷,13),13),13),13)桿桿PQPQ突突然然向向右右運(yùn)運(yùn)動動瞬瞬間間,確確定定PQRSPQRS和和T T中感應(yīng)電流方向中感應(yīng)電流方

25、向金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止下滑下滑,求電容器電荷量求電容器電荷量與棒速度大小關(guān)系與棒速度大小關(guān)系;棒棒速度與時(shí)間關(guān)系速度與時(shí)間關(guān)系矩矩形形區(qū)區(qū)域域磁磁場場運(yùn)運(yùn)動動,金金屬屬桿桿相相對對磁磁場場運(yùn)運(yùn)動動,求求磁磁場場右右邊邊、左左邊邊掃掃過過金金屬屬桿桿時(shí)時(shí)電電流流大大小小、桿桿加加速速度度大大小小和和電電流流功率功率多維訓(xùn)練多維訓(xùn)練1.1.動動電電動動模模型型(20182018福福州州校校級級模模擬擬)(多多選選)如如圖圖所所示示,光光滑滑的的“”形形金金屬屬導(dǎo)導(dǎo)體體框框豎豎直直放放置置,質(zhì)質(zhì)量量為為m m的的金金屬屬棒棒MNMN與與框框架架接接觸觸良良好好.磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度分

26、分別別為為B B1 1,B,B2 2的的有有界界勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場方方向向相相反反,但但均均垂垂直直于于框框架架平平面面,分分別別處處在在abcdabcd和和cdefcdef區(qū)區(qū)域域.現(xiàn)現(xiàn)從從圖圖示示位位置置由由靜靜止止釋釋放放金金屬屬棒棒MN,MN,當(dāng)當(dāng)金金屬屬棒棒進(jìn)進(jìn)入入磁磁場場B B1 1區(qū)區(qū)域域后后,恰恰好好做做勻勻速運(yùn)動速運(yùn)動.以下說法中正確的是以下說法中正確的是()A.A.若若B B2 2=B=B1 1,金屬棒進(jìn)入金屬棒進(jìn)入B B2 2區(qū)域后將加速下滑區(qū)域后將加速下滑B.B.若若B B2 2=B=B1 1,金屬棒進(jìn)入金屬棒進(jìn)入B B2 2區(qū)域后仍將保持勻速下滑區(qū)域后仍將保持勻速下滑C

27、.C.若若B B2 2BBB1 1,金屬棒進(jìn)入金屬棒進(jìn)入B B2 2區(qū)域后將先加速后勻速下滑區(qū)域后將先加速后勻速下滑BCBC2.2.導(dǎo)學(xué)號導(dǎo)學(xué)號 58826226 58826226 含含“容容”單桿模型單桿模型(2018(2018唐山校級模擬唐山校級模擬)()(多選多選)如圖如圖所示所示,水平放置的足夠長光滑金屬導(dǎo)軌水平放置的足夠長光滑金屬導(dǎo)軌ab,cdab,cd處于勻強(qiáng)磁場中處于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度方磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)軌平面垂直向與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為質(zhì)量為m m、電阻為、電阻為R R的金屬棒的金屬棒efef靜止于導(dǎo)軌上靜止于導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌的另一導(dǎo)軌的另一端經(jīng)過開關(guān)端經(jīng)過開關(guān)S S與平行板電

28、容器相連與平行板電容器相連,開始時(shí)開始時(shí),開關(guān)打開開關(guān)打開,電容器上板帶正電電容器上板帶正電,帶帶電荷量為電荷量為Q.Q.現(xiàn)閉合開關(guān)現(xiàn)閉合開關(guān)S,S,金屬棒開始運(yùn)動金屬棒開始運(yùn)動,則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是()A.A.電容器所帶電荷量逐漸減少電容器所帶電荷量逐漸減少,最后變?yōu)榱阕詈笞優(yōu)榱鉈.B.電容器兩板間場強(qiáng)逐漸減小電容器兩板間場強(qiáng)逐漸減小,最后保持一個(gè)定值不變最后保持一個(gè)定值不變C.C.金屬棒中電流先增大后減小金屬棒中電流先增大后減小,最后減為零最后減為零D.D.金屬棒的速度逐漸增大金屬棒的速度逐漸增大,最后保持一個(gè)定值不變最后保持一個(gè)定值不變BDBD解析解析:開始時(shí)開始時(shí),

29、電容器放電電容器放電,金屬棒中有向下的電流金屬棒中有向下的電流,金屬棒受到向右的安培金屬棒受到向右的安培力作用力作用,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,當(dāng)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電容器兩板間的電當(dāng)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電容器兩板間的電壓相等時(shí)壓相等時(shí),電路中電流為零電路中電流為零,金屬棒做勻速運(yùn)動金屬棒做勻速運(yùn)動,電容器兩板間的電壓不為電容器兩板間的電壓不為零零,電荷量不為零電荷量不為零,選項(xiàng)選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤,B,D,B,D正確正確;金屬棒中電流開始最大金屬棒中電流開始最大,然后逐漸然后逐漸減小減小,最后為零最后為零,選項(xiàng)選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤.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

30、.1.電磁感應(yīng)綜合問題電磁感應(yīng)綜合問題(2017(2017天津卷天津卷,3),3)如圖所示如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻導(dǎo)軌之間接有電阻R.R.金屬棒金屬棒abab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個(gè)整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小均勻減小,abab始終保持靜止始終保持靜止,下列說法正確的是下列說法正確的是()A.abA.ab中的感應(yīng)電流方向由中的感應(yīng)電流方向由b b到到a aB.abB.ab中的感應(yīng)電流逐漸

31、減小中的感應(yīng)電流逐漸減小C.abC.ab所受的安培力保持不變所受的安培力保持不變D.abD.ab所受的靜摩擦力逐漸減小所受的靜摩擦力逐漸減小D D高考模擬高考模擬解解析析:根根據(jù)據(jù)楞楞次次定定律律,感感應(yīng)應(yīng)電電流流產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁場場向向下下,再再根根據(jù)據(jù)安安培培定定則則,可可判判斷斷abab中中感感應(yīng)應(yīng)電電流流方方向向從從a a到到b,Ab,A錯(cuò)錯(cuò)誤誤;磁磁場場變變化化是是均均勻勻的的,根根據(jù)據(jù)法法拉拉第第電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)定定律律,感感應(yīng)應(yīng)電電動動勢勢恒恒定定不不變變,感感應(yīng)應(yīng)電電流流I I恒恒定定不不變變,B,B錯(cuò)錯(cuò)誤誤;安安培培力力F=BIL,F=BIL,由由于于I,LI,L不不變變,B

32、,B減減小小,所所以以abab所所受受的的安安培培力力逐逐漸漸減減小小,根根據(jù)據(jù)力力的的平平衡衡條條件件,靜摩擦力逐漸減小靜摩擦力逐漸減小,C,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確正確.2.2.單單桿桿切切割割問問題題(2017(2017湖湖北北襄襄陽陽四四中中周周考考)()(多多選選)將將兩兩根根足足夠夠長長的的光光滑滑平平行行導(dǎo)導(dǎo)軌軌MN,PQMN,PQ固固定定在在水水平平桌桌面面上上,間間距距為為L,L,在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的左左端端接接有有阻阻值值為為R R的的定定值值電電阻阻,將將一一長長為為L L質(zhì)質(zhì)量量為為m m的的導(dǎo)導(dǎo)體體棒棒放放在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌上上,已已知知導(dǎo)導(dǎo)體體棒棒與與導(dǎo)導(dǎo)軌軌間間的的接接觸觸始

33、始終終良良好好,且且阻阻值值也也為為R.R.在在導(dǎo)導(dǎo)軌軌所所在在的的空空間間加加一一磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度為為B B、方方向向豎豎直直向向上上的的勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場.現(xiàn)現(xiàn)用用一一質(zhì)質(zhì)量量不不計(jì)計(jì)的的輕輕繩繩將將導(dǎo)導(dǎo)體體棒棒與與一一質(zhì)質(zhì)量量也也為為m m的的重重物物跨跨過過光光滑滑的的定定滑滑輪輪連連接接,重重物物距距離離地地面面的的高高度度足足夠夠大大,如如圖圖所所示示,重重物物由由靜靜止止釋釋放放后后,帶帶動動導(dǎo)導(dǎo)體體棒棒一一起起運(yùn)運(yùn)動動,忽忽略略導(dǎo)導(dǎo)軌軌的的電電阻阻,重重力力加加速速度度為為g.g.重重物物下落下落h h時(shí)時(shí)(此時(shí)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動此時(shí)導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動),),則下列說法正確的是則

34、下列說法正確的是()A.A.該過程中電阻該過程中電阻R R中的感應(yīng)電流方向?yàn)橛芍械母袘?yīng)電流方向?yàn)橛蒑 M到到P PB.B.重物釋放的瞬間加速度最大且為重物釋放的瞬間加速度最大且為g gC.C.導(dǎo)體棒的最大速度為導(dǎo)體棒的最大速度為D.D.該過程流過定值電阻的電荷量為該過程流過定值電阻的電荷量為CDCD3.3.電磁感應(yīng)能量問題電磁感應(yīng)能量問題(2017(2017北京卷北京卷,24),24)發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性性,源于它們機(jī)理上的類似性源于它們機(jī)理上的類似性.直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖如圖1 1、

35、圖、圖2 2所示的情景所示的情景.在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中,兩根光滑平行金屬軌道兩根光滑平行金屬軌道MN,PQMN,PQ固固定在水平面內(nèi)定在水平面內(nèi),相距為相距為L,L,電阻不計(jì)電阻不計(jì).電阻為電阻為R R的金屬導(dǎo)體棒的金屬導(dǎo)體棒abab垂直于垂直于MN,PQMN,PQ放在放在軌道上軌道上,與軌道接觸良好與軌道接觸良好,以速度以速度v(vv(v平行于平行于MN)MN)向右做勻速運(yùn)動向右做勻速運(yùn)動.圖圖1 1軌道端點(diǎn)軌道端點(diǎn)MPMP間接有阻值為間接有阻值為r r的電阻的電阻,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab受到水平向右的外力作用受到水平向右的外力作用.圖

36、圖2 2軌道端點(diǎn)軌道端點(diǎn)MPMP間接有直流電源間接有直流電源,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab通過滑輪勻速提升重物通過滑輪勻速提升重物,電路中的電電路中的電流為流為I.I.求在求在tt時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi),圖圖1“1“發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖產(chǎn)生的電能和圖2“2“電動機(jī)電動機(jī)”輸出的機(jī)械能輸出的機(jī)械能.答案答案:見解析見解析4.4.(2017(2017浙江浙江4 4月選考月選考)間距為間距為l l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成,如圖所示如圖所示.傾角為傾角為的導(dǎo)軌處于大小為的導(dǎo)軌處于大小為B B1 1、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)間、方向垂

37、直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)間中中,水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3m3m的的“聯(lián)動雙桿聯(lián)動雙桿”(由兩根長為由兩根長為l l的金屬桿的金屬桿cdcd和和efef,用長度為用長度為L L的剛性絕緣桿連接構(gòu)成的剛性絕緣桿連接構(gòu)成),),在在“聯(lián)動雙桿聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為右側(cè)存在大小為B B2 2、方向垂直、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)間導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場區(qū)間,其長度大于其長度大于L.L.質(zhì)量為質(zhì)量為m m、長為、長為l l的金屬桿的金屬桿abab從傾斜導(dǎo)軌從傾斜導(dǎo)軌上端釋放上端釋放,達(dá)到勻速后進(jìn)入水平導(dǎo)軌達(dá)到勻速后進(jìn)入水平導(dǎo)軌(無能量損失無

38、能量損失),),桿桿abab與與“聯(lián)動雙桿聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞,碰后碰后桿桿abab和和cdcd合在一起形成合在一起形成“聯(lián)動三桿聯(lián)動三桿”.“.“聯(lián)動三桿聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入磁場區(qū)間繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入磁場區(qū)間并并從中滑出從中滑出.運(yùn)動過程中運(yùn)動過程中,桿桿ab,cdab,cd和和efef與導(dǎo)軌始終接觸良好與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持與導(dǎo)軌垂直且保持與導(dǎo)軌垂直.已知桿已知桿ab,cdab,cd和和efef電阻均為電阻均為R=0.02 R=0.02,m,m=0.1=0.1 kg,lkg,l=0.5=0.5 m,Lm,L=0.3=0.3 m,m,=30=30,B,B1 1=0.1 T,

39、B=0.1 T,B2 2=0.2=0.2 T.T.不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻不計(jì)摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻,忽略磁場邊界效應(yīng)忽略磁場邊界效應(yīng).求求:(1)(1)桿桿abab在傾斜導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動時(shí)的速度大小在傾斜導(dǎo)軌上勻速運(yùn)動時(shí)的速度大小v v0 0;答案答案:(1)6(1)6 m/sm/s(2)(2)“聯(lián)動三桿聯(lián)動三桿”進(jìn)入磁場區(qū)間進(jìn)入磁場區(qū)間前的速度大小前的速度大小v;v;答案答案:(2)1.5(2)1.5 m/sm/s (3)(3)“聯(lián)動三桿聯(lián)動三桿”滑過磁場區(qū)間滑過磁場區(qū)間產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱Q.Q.答案答案:(3)0.25 J(3)0.25 J拓展增分拓展增分閉合線框從不同高度穿越磁場的問題閉

40、合線框從不同高度穿越磁場的問題閉合線框從不同高度穿越磁場時(shí)閉合線框從不同高度穿越磁場時(shí),可能做勻速直線運(yùn)動、加速運(yùn)動、減速運(yùn)動可能做勻速直線運(yùn)動、加速運(yùn)動、減速運(yùn)動,或先后多種運(yùn)動形式交替出現(xiàn)或先后多種運(yùn)動形式交替出現(xiàn),解決此類問題的三種思路解決此類問題的三種思路:(1)(1)運(yùn)動分析運(yùn)動分析:分析線圈進(jìn)磁場時(shí)安培力與重力的大小關(guān)系分析線圈進(jìn)磁場時(shí)安培力與重力的大小關(guān)系,判斷其運(yùn)動性質(zhì)判斷其運(yùn)動性質(zhì).(2)(2)過程分析過程分析:分階段分階段(進(jìn)磁場前、進(jìn)入過程、在磁場內(nèi)、出磁場過程進(jìn)磁場前、進(jìn)入過程、在磁場內(nèi)、出磁場過程)分析分析.(3)(3)功能關(guān)系分析功能關(guān)系分析:必要時(shí)利用功能關(guān)系列方

41、程求解必要時(shí)利用功能關(guān)系列方程求解.【示例示例】(2018(2018江西南昌模擬江西南昌模擬)如圖所示如圖所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩個(gè)閉合線圈兩個(gè)閉合線圈,分別用同種導(dǎo)線繞制而成分別用同種導(dǎo)線繞制而成,其中其中為邊長為為邊長為L L的正方形的正方形,是長是長2L2L、寬為、寬為L L的矩形的矩形,將兩個(gè)線圈同時(shí)從圖示位置由將兩個(gè)線圈同時(shí)從圖示位置由靜止釋放靜止釋放.線圈下邊進(jìn)入磁場時(shí)線圈下邊進(jìn)入磁場時(shí),立即做了一段時(shí)間的勻速運(yùn)動立即做了一段時(shí)間的勻速運(yùn)動,已知兩線圈已知兩線圈在整個(gè)下落過程中在整個(gè)下落過程中,下邊始終平行于磁場上邊界下邊始終平行于磁場上邊界,不計(jì)空氣阻力不計(jì)空氣阻力,則則()A.A.下邊進(jìn)入磁場時(shí)下邊進(jìn)入磁場時(shí),也立即做勻速運(yùn)動也立即做勻速運(yùn)動B.B.從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時(shí)間內(nèi)從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時(shí)間內(nèi),線圈線圈做加速度不斷減小的加速運(yùn)動做加速度不斷減小的加速運(yùn)動C.C.從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時(shí)間內(nèi)從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時(shí)間內(nèi),線圈線圈做加速度不斷減小的減速運(yùn)動做加速度不斷減小的減速運(yùn)動D.D.線圈線圈先到達(dá)地面先到達(dá)地面C C