高考物理一輪總復習 專題九課件（打包4套）[新人教版].zip

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質量m 1 10 14kg 帶電荷量q 1 10 14C的微粒恰好懸浮于電容器兩極板之間靜止不動 取g 10m s2 在整個運動過程中金屬棒與導軌接觸良好 且運動速度保持恒定 試求 圖9 3 2 1 勻強磁場的方向 2 ab兩端的路端電壓 3 金屬棒ab運動的速度 思維點撥 金屬棒ab相當于電源 電路中各元件怎樣連接 串 并聯(lián) 決定了電壓的分配和微粒的運動狀態(tài) 解 1 負電荷受到重力和電場力作用而處于靜止狀態(tài) 因重力方向豎直向下 則電場力方向豎直向上 故M板帶正電 ab棒向右切割磁感線產生感應電動勢 ab棒等效于電源 其a端為電源的正極 由右手定則可判斷 磁場方向豎直向下 2 負電荷受到重力和電場力而靜止 有 ab棒兩端的電壓為 3 由法拉第電磁感應定律得感應電動勢為E Blv由閉合電路歐姆定律得E Uab Ir 0 5V 備考策略 解決電磁感應中的電路問題 必須按題意畫出等效電路圖 將感應電動勢等效為電源電動勢 產生感應電動勢的導體的電阻等效為內阻 求電動勢要用電磁感應定律 其余問題為電路分析及閉合電路歐姆定律的應用 考點練透 1 2015年河北衡水中學調研 如圖9 3 3甲所示 兩根足夠長 電阻不計的光滑平行金屬導軌相距為L1 1m 導軌平面與水平面成 30 角 上端連接阻值R 1 5 的電阻 質量為m 0 2kg 阻值r 0 5 的勻質金屬棒ab放在兩導軌上 距離導軌最上端為L2 4m 棒與導軌垂直并保持良好接觸 整個裝置處于一勻強磁場中 該勻強磁場方向與導軌平面垂直 磁感應強度大小隨時間變化的情況如圖乙所示 g 10m s2 甲 乙 圖9 3 3 1 保持ab棒靜止 在0 4s內 通過金屬棒ab的電流多大 方向如何 2 為了保持ab棒靜止 需要在棒的中點施加一平行于導軌平面的外力F 求當t 2s時 外力F的大小和方向 3 5s后 撤去外力F 金屬棒將由靜止開始下滑 這時用電壓傳感器將R兩端的電壓即時采集并輸入計算機 在顯示器顯示的電壓達到某一恒定值后 記下該時刻棒的位置 測出該位置與棒初始位置相距2 4m 求金屬棒此時的速度及下滑到該位置的過程中在電阻R上產生的焦耳熱 解 1 在0 4s內 由法拉第電磁感應定律得 代入數(shù)據(jù) 解得E 1V 由a b 2 當t 2s時 ab棒受到沿斜面向上的安培力F安 BIL1 0 5 0 5 1N 0 25N 對ab棒受力分析 由平衡條件得F F安 mgsin30 0F mgsin30 F安 0 2 10 0 5 0 25 N 0 75N 方向沿導軌斜面向上 3 ab棒沿導軌下滑切割磁感線產生感應電動勢 有E B L1v 棒下滑至速度穩(wěn)定時 棒兩端電壓也恒定 此時ab棒受力平衡 有mgsin30 B I L1 2 2014年新課標卷 半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內 一長為r 質量為m且質量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面 BA的延長線通過圓導軌中心O 裝置的俯視圖如圖9 3 4所示 整個裝置位于一勻強磁場中 磁感應強度的大小為B 方向豎直向下 在內圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻 圖中未畫出 直導體棒在水平外力作用下以角速度 繞O逆時針勻速轉動 在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸 設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為 導體棒和導軌的電阻均可忽略 重力加速度大小為g 求 1 通過電阻R的感應電流的方向和大小 2 外力的功率 圖9 3 4解 1 根據(jù)右手定則 得導體棒AB上的電流方向為B A 故電阻R上的電流方向為C D 而vA r vB 2 r 根據(jù)法拉第電磁感應定律 導體棒AB上產生的感應電動勢E Brv 2 根據(jù)能量守恒定律 外力的功率P等于安培力與摩擦力的功率之和 即P BIrv fv 而f mg 考點2 電磁感應中的力與能的分析 重點歸納1 運動的動態(tài)分析2 能量轉化特點 3 安培力在不同情況下的作用 1 當磁場不動 導體做切割磁感線的運動時 導體所受安培力與導體運動方向相反 安培力對導體做負功 機械能轉化為電能 進而轉化為焦耳熱 2 當導體開始時靜止 磁場 磁體 運動時 導體所受安培力與導體運動方向相同 安培力做正功 電能轉化為導體的機械能 4 電磁感應中的力學分析 1 受力分析時應特別注意伴隨感應電流而產生的安培力 在勻強磁場中勻速運動的導體受到的安培力恒定 變速運動的導體受到的安培力隨速度變化而變化 2 分析時要畫好受力分析圖 抓住a 0時 速度v達到 最大值的特點 5 綜合問題分析思路 1 電磁學部分思路 產生感應電動勢的部分電路等效為電源 如果在一個電路中切割磁感線的是幾部分互相聯(lián)系的電路 則可等效成電源的串并聯(lián) 分析內外電路結構 應用閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律確定電學量之間的關系 2 力學部分思路 分析通電導體的受力情況及力的效果 應用牛頓運動定律 動量定理 動量守恒定律 動能定理等規(guī)律確定力學量之間的關系 6 功能問題分析方法 1 用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的 大小和方向 2 畫出等效電路 求回路中電阻消耗電功率的表達式 3 分析導體機械能的變化 用能量守恒關系得到機械功率 的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程 典例剖析 例2 2015年湖南懷化期末 如圖9 3 5所示 光滑平行的金屬導軌MN和PQ 間距L 1 0m 與水平面之間的夾角 30 勻強磁場磁感應強度B 2 0T 垂直于導軌平面向上 MP間接有阻值R 2 0 的電阻 其他電阻不計 質量m 2 0kg的金屬桿ab垂直導軌放置 用變力F沿導軌平面向上拉金屬桿ab 若金屬桿ab以恒定加速度a 2m s2 由靜止開始做勻變速運動 則 g 10m s2 1 在5s內平均感應電動勢是多少 2 第5s末 回路中的電流多大 3 第5s末 作用在ab桿上的外力F多大 圖9 3 5 思維點撥 由題可知 金屬桿做勻加速運動 由法拉第電磁感應定律可得平均感應電動勢 求出5s的速度 由E BLv求出瞬時感應電動勢 進而求出5s末的電流和安培力 再根據(jù)牛頓第二定律即可求解 2 5s末的瞬時速度為v at5s末的感應電動勢為E BLv 聯(lián)立解得I 10A 3 由安培力公式得F安 BIL由牛頓第二定律 得F F安 mgsin30 ma聯(lián)立解得F 34N 考點練透 3 2015年江蘇徐州一模 如圖9 3 6所示 相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導軌 MN PQ與水平面的夾角為 N Q兩點間接有阻值為R的電阻 整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中 磁場方向垂直導軌平面向下 將質量為m 阻值也為R的金屬桿ab垂直放在導軌上 桿ab由靜止釋放 下滑距離x時達到最大速度 重力加速度為g 導軌電阻不計 桿與導軌接觸良好 求 圖9 3 6 1 桿ab下滑的最大加速度 2 桿ab下滑的最大速度 3 上述過程中 桿上產生的熱量 解 1 設ab桿下滑到某位置時速度為v 則此時桿產生的感應電動勢E BLv 桿所受的安培力F BIL 當速度v 0時 桿的加速度最大 最大加速度a gsin 方向沿導軌平面向下 模型 滑桿模型 電磁感應中的滑桿問題是綜合性問題 涉及電磁感應 安培力 牛頓運動定律和動量定理 動量守恒定律及能量守恒定律等 是近幾年高考考查的熱點 滑桿模型中的導軌一般都是平行導軌 重點都是在臨界條件下或設定的條件下對桿進行受力分析 單桿滑桿模型中 導軌有水平的 有傾斜的 也有豎直的 它們都可和其他電學元件組成電路考查 導軌豎直時 受力主要分析豎直方向的重力 摩擦力 安培力等 能量方面要注意重力勢能與滑桿動能 其他能量的關系 導軌傾斜時主要注意桿在斜面上的受力分析 雙桿導體棒的滑動問題 由于運動特點和受力特點比較復 雜 一般只從能量轉化和守恒的角度分析求解 滑桿模型問題的物理情境變化空間大 題目綜合性強 是高考的熱點和難點 在學習掌握解題時 可做一些不同類型 不同變化點組合的題目 注意要不斷地總結 并可主動變換題設條件進行研究學習 這樣不僅有利于快速深入地掌握解題技巧 還能熟悉滑桿的各類變換 把握精髓 觸類旁通 同時掌握解決相類似模型問題的能力 例3 如圖9 3 7所示 在磁感應強度大小為B 方向垂直向上的勻強磁場中 有一上 下兩層均與水平面平行的U型光滑金屬導軌 在導軌面上各放一根完全相同的質量為m的勻質金屬桿A1和A2 開始時兩根金屬桿位于同一豎起面內且桿與軌道垂直 設兩導軌面相距為H 導軌寬為L 導軌足夠長且電阻不計 金屬桿單位長度的電阻為r 現(xiàn)有一質量為0 5m的不帶電小球以水平向右的速度v0撞擊桿A1的中點 撞擊后小球反彈落到下層面上的C點 C點與桿A2初始位置相距為s 求 1 回路內感應電流的最大值 2 整個運動過程中感應電流最多產生了多少熱量 3 當桿A2與桿A1的速度比為1 3時 A2受到的安培力大 小 圖9 3 7 審題突破 在碰撞中動量守恒 結合小球的平拋運動 可求得A1碰撞后的速度 此時感應電流最大 往后速度會減小 系統(tǒng)在平衡后 不一定靜止 即電流為零后停止產生熱量 可通過能量守恒求得產生的總熱量 碰撞后A1 A2兩桿任何時刻電流大小相等 方向相反 根據(jù)F安培 BIL 可知兩桿組成的系統(tǒng)所受合外力為零 動量守恒 可求出兩桿的速度大小 進而求出感應電流和所受安培力 題外拓展 如果磁場方向突然變成豎直向下 大小不變 那么兩桿的最終狀態(tài)會是怎么樣 整個過程中產生的熱量又是多少 如果將一個電壓表接在導軌兩邊 兩桿之間的導軌 最終其讀數(shù)是多少 觸類旁通 2014年江蘇卷 如圖9 3 8所示 在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌 導軌間距為L 長為3d 導軌平面與水平面的夾角為 在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層 勻強磁場的磁感應強度大小為B 方向與導軌平面垂直 質量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經做勻速運動 并一直勻速滑到導軌底端 導體棒始終與導軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計 重力加速度為g 求 圖9 3 8 1 導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù) 2 導體棒勻速運動的速度大小v 3 整個運動過程中 電阻產生的焦耳熱Q 解 1 在絕緣涂層上導體棒受力平衡有mgsin mgcos 解得 tan 2 在光滑導軌上感應電動勢E BLv 安培力F安 BIL