2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題10電磁感應(yīng)熱點(diǎn)專題系列8三大觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)模型中的應(yīng)用課件

熱點(diǎn)專題系列八三大觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)模型中的應(yīng)用近幾年高考，電磁感應(yīng)部份的內(nèi)容已成為必考，是高考部分的熱點(diǎn)和重點(diǎn)．其中動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用會(huì)成為命題的新生點(diǎn)．在復(fù)習(xí)中應(yīng)該對(duì)該部分的知識(shí)點(diǎn)引起充分的重視．桿＋導(dǎo)軌或?qū)Ь€框是常見(jiàn)模型，屬于考查熱點(diǎn)，該題型知識(shí)跨度大，思維綜合性強(qiáng)，試題難度一般比較大．處理電磁感應(yīng)中的導(dǎo)體棒問(wèn)題的選取標(biāo)準(zhǔn)：綜合類型一電磁感應(yīng)中“單桿”模型1．水平導(dǎo)軌上單桿的運(yùn)動(dòng)2．傾斜導(dǎo)軌上單桿的運(yùn)動(dòng)例1

(2021屆常州名校期末)如圖所示，豎直固定的足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ，間距L＝0.2m，其電阻不計(jì)．完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終良好接觸．已知兩棒質(zhì)量均為m＝0.01kg，電阻均為R＝0.2Ω，棒cd放置在水平絕緣平臺(tái)上，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T．棒ab在豎直向上的恒力F作用下由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)位移x＝0.1m時(shí)達(dá)到最大速度，此時(shí)cd棒對(duì)絕緣平臺(tái)的壓力恰好為零，g取10m/s2.求：(1)恒力F的大小；(2)ab棒由靜止到最大速度通過(guò)ab棒的電荷量q；(3)ab棒由靜止到達(dá)到最大速度過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.解：(1)當(dāng)棒ab達(dá)到最大速度時(shí)，對(duì)ab和cd的整體有F＝2mg＝0.2N.變式1

(2021年深圳模擬)如圖所示，是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一種磁動(dòng)力電梯的原理圖，即在豎直平面內(nèi)有兩根很長(zhǎng)的平行豎直金屬軌道MN和PQ，軌道間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩導(dǎo)軌下端用導(dǎo)線相連．處于金屬軌道間的導(dǎo)體桿ab與軌道垂直，且正下方通過(guò)絕緣裝置固定電梯轎廂，當(dāng)磁場(chǎng)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電梯可向上運(yùn)動(dòng)(設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ab始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為B，電梯載人時(shí)電梯轎廂及ab桿的總質(zhì)量為M，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)體桿電阻為R，其余部分電阻不計(jì)．當(dāng)磁場(chǎng)以v0的速度勻速上升時(shí)，電梯轎廂剛好能離開(kāi)地面．不計(jì)空氣阻力，ab桿與軌道的最大靜摩擦力大小與滑動(dòng)摩擦力大小相等．重力加速度為g.求：(1)此時(shí)通過(guò)ab桿電流的方向及ab桿受到軌道摩擦力的大??；(2)當(dāng)電梯勻速上升的速度大小為v1時(shí)，磁場(chǎng)向上勻速運(yùn)動(dòng)速度v2的大小．例2如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝0.5m，導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角θ＝37°，M、P間接阻值為R＝9Ω的電阻．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2T．質(zhì)量為m＝0.1kg、阻值為r＝1Ω的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，在平行于導(dǎo)軌的恒定拉力F＝1N作用下，從靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)．已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌和磁場(chǎng)足夠大，g取10m/s2.求：(1)當(dāng)金屬棒的速度為2m/s時(shí)的加速度；(2)金屬棒能獲得的最大速度；(3)若金屬棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到獲得最大速度在導(dǎo)軌上滑行的距離是2.5m，求這一過(guò)程中R上產(chǎn)生的焦耳熱．變式2如圖所示，兩平行光滑不計(jì)電阻的金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌上端接一阻值為R的定值電阻，兩導(dǎo)軌之間的距離為d.矩形區(qū)域abdc內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ab、cd之間的距離為L(zhǎng).在cd下方有一導(dǎo)體棒MN，導(dǎo)體棒MN與導(dǎo)軌垂直，與cd之間的距離為H，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，電阻為r.給導(dǎo)體棒一豎直向上的恒力，導(dǎo)體棒在恒力F作用下由靜止開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后做減速運(yùn)動(dòng)．若導(dǎo)體棒到達(dá)ab處的速度為v0，重力加速度大小為g.求：(1)導(dǎo)體棒到達(dá)cd處時(shí)速度的大小；(2)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度的大?。?3)導(dǎo)體棒通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量和電阻R產(chǎn)生的熱量．綜合類型二電磁感應(yīng)中“雙桿”模型動(dòng)量觀點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)量守恒系統(tǒng)動(dòng)量不守恒能量觀點(diǎn)棒1動(dòng)能的減少量＝棒2動(dòng)能的增加量＋焦耳熱外力做的功＝棒1的動(dòng)能＋棒2的動(dòng)能＋焦耳熱例3

(2021屆浙大附中模擬)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距l(xiāng)＝1m，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30°角．桿1、桿2是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，分別垂直導(dǎo)軌放置，每桿兩端都與導(dǎo)軌始終接觸良好，其質(zhì)量分別為m1＝0.1kg和m2＝0.2kg，兩桿的總電阻R＝3Ω，兩桿在沿導(dǎo)軌向上的外力F作用下保持靜止．整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，在t＝0時(shí)刻將細(xì)線燒斷，保持F不變，g取10m/s2，求：(1)細(xì)線燒斷瞬間，桿1的加速度a1的大小；(2)細(xì)線燒斷后，兩桿最大速度v1、v2的大?。?3)兩桿剛達(dá)到最大速度時(shí)，桿1上滑了0.8m，則從t＝0時(shí)刻起到此時(shí)刻用了多長(zhǎng)時(shí)間？(4)在(3)題情景中，電路產(chǎn)生的焦耳熱．解：(1)細(xì)線燒斷瞬間F＝(m1＋m2)gsin30°，棒1：F－m1gsin30°＝m1a1，解得a1＝10m/s2.變式3如圖所示，兩根質(zhì)量均為m＝2kg的金屬棒垂直地放在光滑的水平導(dǎo)軌上，左、右兩部分導(dǎo)軌間距之比為1∶2，導(dǎo)軌間左、右兩部分有大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩棒電阻與棒長(zhǎng)成正比，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，現(xiàn)用250N的水平拉力F向右拉CD棒，在CD棒運(yùn)動(dòng)0.5m的過(guò)程中，CD棒上產(chǎn)生的焦耳熱為30J，此時(shí)AB棒和CD棒的速度分別為vA和vC，且vA∶vC＝1∶2，立即撤去拉力F，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且兩棒始終在不同磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求：(1)在CD棒運(yùn)動(dòng)0.5m的過(guò)程中，AB棒上產(chǎn)生的焦耳熱；(2)撤去拉力F瞬間，兩棒的速度vA和vC的大??；(3)撤去拉力F后，兩棒最終做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度vA′和vC′的大小．點(diǎn)評(píng)兩導(dǎo)體棒不等長(zhǎng)，則所受安培力大小不相等，系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒，應(yīng)用動(dòng)量定理綜合其他的力學(xué)規(guī)律處理問(wèn)題．處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵是分析兩導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，知道最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電