電磁感應(yīng)與力學(xué)問(wèn)題

電磁感應(yīng)與力學(xué)問(wèn)題第1頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本專(zhuān)題部分內(nèi)容是歷年高考考查的重點(diǎn)，年年都有考題，且多為計(jì)算題，分值高，難度大，對(duì)考生具有較高的區(qū)分度．其涉及的力學(xué)知識(shí)主要有牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功、動(dòng)能定理、能量守恒定律等，是力、電、磁綜合問(wèn)題的重要體現(xiàn)，是高中物理主干知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，既能考查基礎(chǔ)知識(shí)，又能考查綜合能力，是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容之一．本專(zhuān)題復(fù)習(xí)一方面要熟練掌握電學(xué)知識(shí)，另一方面要能運(yùn)用牛頓第二定律、功能關(guān)系等物理規(guī)律及基本方法分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中物體的運(yùn)動(dòng)情況及能量轉(zhuǎn)化第2頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)題．這些規(guī)律及方法又都是中學(xué)物理學(xué)中的重點(diǎn)知識(shí)，因此要加強(qiáng)相關(guān)的訓(xùn)練，有助于學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的回顧和應(yīng)用，建立各部分知識(shí)的聯(lián)系．第3頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安培力第4頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安培力第5頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系中，要注意分析導(dǎo)體受力，判斷導(dǎo)體加速度方向、大小及變化；加速度等于零時(shí)，速度最大，導(dǎo)體最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)是該類(lèi)問(wèn)題的重要特點(diǎn)．在力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系中，要注意分析導(dǎo)體受力，判斷導(dǎo)體加速度方向、大小及變化；加速度等于零時(shí)，速度最大，導(dǎo)體最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)是該類(lèi)問(wèn)題的重要特點(diǎn)．第6頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月方法指導(dǎo)：

1．解決這類(lèi)問(wèn)題的一般思路是：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→安培力→合力→加速度→速度→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→……周而復(fù)始地循環(huán)[注意：當(dāng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，a=0，速度達(dá)到最大值(臨界值)]．2．兩種狀態(tài)處理

①導(dǎo)體處于平衡態(tài)——靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析．

②導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——加速度不等于零．處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，或結(jié)合功能關(guān)系分析．第8頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3．解答電磁感應(yīng)、電路與力學(xué)綜合問(wèn)題的基本步驟：

(1)確定電源：首先確定電源電路，并求出電動(dòng)勢(shì)的大小與方向．

(2)分析電路結(jié)構(gòu)，畫(huà)等效電路圖，區(qū)分出內(nèi)外電路．

(3)利用電路的有關(guān)規(guī)律求出電流大小與方向．

(4)根據(jù)F=BIL

求出安培力的大小與方向(至此，就轉(zhuǎn)化為一個(gè)力學(xué)問(wèn)題)．(5)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、做功分析．

(6)運(yùn)用力學(xué)規(guī)律求解．第9頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類(lèi)型一、安培力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系例1：如圖9-1-1所示，N、Q間接一電阻R′=10，M、P端與電池組和開(kāi)關(guān)組成回路，電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻r=1.0，光滑導(dǎo)軌區(qū)域加有與兩導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將一條質(zhì)量m=10g，電阻R=10的金屬導(dǎo)線ab置于導(dǎo)軌上，并保持導(dǎo)線ab水平．已知導(dǎo)軌間距L=0.1m，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通后導(dǎo)線ab恰靜止不動(dòng)．(g取10m/s2)圖9-1-1(1)試計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?2)若某時(shí)刻將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，求導(dǎo)線ab能達(dá)到的最大速度．(設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng))第10頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：解決本題的關(guān)鍵是，將電磁感應(yīng)問(wèn)題與電路的分析與計(jì)算問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，先弄清電路結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)線ab平衡，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B，再對(duì)電鍵斷開(kāi)后ab導(dǎo)線做動(dòng)態(tài)分析，由平衡條件求出最終的速度．第11頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第13頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

【點(diǎn)評(píng)】本題是一道電磁感應(yīng)綜合題，涉及直流電路的分析與計(jì)算，安培力、平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等較多知識(shí)點(diǎn)，全面考查考生的分析綜合能力．試題情景復(fù)雜，能力要求較高．此類(lèi)試題，在近年來(lái)高考中出現(xiàn)的頻率較高，且多以壓軸題的形式出現(xiàn)．第14頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

變?cè)囶}1如圖9-1-2所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng)，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直．一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放．導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻．求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.圖9-1-2第15頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第16頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變?cè)囶}2光滑的平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)L=2.0m，兩導(dǎo)軌間距離d=0.5m，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ=30°，導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.5的電阻，其余電阻不計(jì)，軌道所在空間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，如圖9-1-3所示．有一不計(jì)電阻、質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab，放在導(dǎo)軌最上端且與導(dǎo)軌垂直．當(dāng)金屬棒ab由靜止開(kāi)始自由下滑到底端脫離軌道的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q=1J，g=10m/s2，則：(1)指出金屬棒ab中感應(yīng)電流的方向．(2)棒在下滑的過(guò)程中達(dá)到的最大速度是多少？(3)當(dāng)棒的速度為v=2m/s時(shí)，它的加速度是多大？第18頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析：(1)由右手定則，棒中感應(yīng)電流方向由b指向a.第19頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【切入點(diǎn)】先分析棒ab受力后分析微粒受力，由平衡條件逐一討論．第21頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2：如圖甲所示，空間存在B=0.5T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距L=0.2m，R是連接在導(dǎo)軌一端的電阻，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒．從零時(shí)刻開(kāi)始，通過(guò)一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)ab棒施加一個(gè)牽引力F，方向水平向左，使其從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．圖9-2-1乙是棒的v-t圖象，其中OA段是直線，AC是曲線，小型電動(dòng)機(jī)在12s末達(dá)到額定功率P=4.5W，此后保持功率不變．除R外，其余部分電阻均不計(jì)，g=10m/s2.類(lèi)型2：安培力與運(yùn)動(dòng)的圖象問(wèn)題第24頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)求導(dǎo)體棒ab在0～12s內(nèi)的加速度大??；(2)求導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)及電阻R的值；(3)若t=17s時(shí)，導(dǎo)體棒ab達(dá)最大速度，從0～17s內(nèi)共發(fā)生位移100m，試求12～17s內(nèi)，R上產(chǎn)生的熱量是多少．第25頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：解決本題的關(guān)鍵是，抓住12s和17s兩個(gè)時(shí)刻導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和動(dòng)力學(xué)特征，即12s時(shí)導(dǎo)體棒速度已知(可以從圖象上讀出)，加速度已知(可由斜率求出)，而且此時(shí)電動(dòng)機(jī)已達(dá)額定功率；17s時(shí)導(dǎo)體棒勻速，加速度為零．把握住這兩個(gè)狀態(tài)，由相關(guān)規(guī)律列出方程，題目即可順利求解．第26頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月評(píng)析：本題以電動(dòng)機(jī)牽引金屬桿做切割磁感線運(yùn)動(dòng)為背景，考查電磁感應(yīng)綜合問(wèn)題，涉及豐富的力電綜合知識(shí)．同時(shí)，本題還是一道考查考生理解、還原物理圖象能力的試題．本題要求考生有較強(qiáng)的分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力第29頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變?cè)囶}1如圖所示，一個(gè)閉合矩形金屬線圈從一定高度釋放，且在下落過(guò)程中線圈平面始終在豎直平面上．在它進(jìn)入一個(gè)有直線邊界的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的過(guò)程中，取線圈dc邊剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)t=0，則描述其運(yùn)動(dòng)情況的圖線可能是圖中的()第30頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析：金屬線圈剛進(jìn)入足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則mg=F安=，v0=下面分三種情況(1)當(dāng)金屬線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v實(shí)=v0，先做勻速直線運(yùn)動(dòng)，全部進(jìn)入后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；(2)當(dāng)金屬線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v實(shí)>v0，mg<F安=，則先做變減速直線運(yùn)動(dòng)，有可能做勻速運(yùn)動(dòng)直到完全進(jìn)入，再做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(如圖B選項(xiàng))；也可能沒(méi)有勻速，直接做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(3)當(dāng)金屬線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v實(shí)<v0，mg>F安=，則先做變加速第31頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直線運(yùn)動(dòng)，有可能做勻速運(yùn)動(dòng)直到完全進(jìn)入，再做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(如圖C選項(xiàng))；可能沒(méi)有勻速，直接做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．綜合上述，選ABC.第32頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式題2矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在外力控制下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖(甲)所示．磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖(乙)所示．t=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里，在0～4s時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象(規(guī)定以向左為安培力正方向)可能是下面選項(xiàng)中的()第33頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第34頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析：由圖可知0～2s和2～4s時(shí)間內(nèi)，不變，E=S不變，回路中電流I不變，ad邊所受安培力F=BIL，而B(niǎo)是變化的，所以A、B項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)楞次定律可判定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向、根據(jù)安培定則判斷感應(yīng)電流的方向、根據(jù)左手定則判定安培力的方向知C錯(cuò)，D項(xiàng)正確．第35頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式題3在水平桌面上，一個(gè)面積為S的圓形金屬框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖(甲)所示.0～1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直線框平面向下．圓形金屬框與一個(gè)水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R，且與導(dǎo)軌接觸良好，其余各處電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處于另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B2，方向垂直導(dǎo)軌平面向下，如圖(乙)所示．若導(dǎo)體棒始終保持靜止，則其所受的靜摩擦力f隨時(shí)間變化的圖象是下圖中的(設(shè)向右為靜摩擦力的正方向)()第36頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第37頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，感應(yīng)電流大小恒定，導(dǎo)體棒受力大小恒定，故AD均錯(cuò)誤；再由楞次定律、左手定則及平衡條件可知B正確．第38頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類(lèi)型三、電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個(gè)等大的金屬圓環(huán)上的n根(n較大)間距相等的平行金屬條組成，呈“鼠籠”狀，如圖所示．每根金屬條的長(zhǎng)度為l、電阻為R，金屬環(huán)的直徑為D，電阻不計(jì)．圖中的虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距，當(dāng)金屬籠以角速度ω繞通過(guò)兩圓環(huán)的圓心的軸OO′旋轉(zhuǎn)時(shí)，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線．“鼠籠”的轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，這套設(shè)備的效率為η，求：電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率．第39頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：求解本題的關(guān)鍵是能找到等效電源與負(fù)載，其中垂直切割磁感線的這條金屬條相當(dāng)于“電源”，其他n-1的并聯(lián)為負(fù)載，利用閉合電路歐姆定律、能量守恒定律求解．第40頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月評(píng)析：能量轉(zhuǎn)化守恒定律貫穿在整個(gè)物理學(xué)中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象也不例外，因此，用能量觀點(diǎn)來(lái)考慮問(wèn)題，有時(shí)可使求解過(guò)程很簡(jiǎn)潔．本題涉及法拉第電磁感應(yīng)定律、電路知識(shí)(歐姆定律、焦耳定律、電阻定律等)．題目情景較復(fù)雜，考點(diǎn)多，注重考查考生理解、應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決學(xué)科內(nèi)綜合題的能力．此類(lèi)試題在近年高考中出現(xiàn)得較多，復(fù)習(xí)中要加以重視．第42頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式題1(2010·煙臺(tái)市適應(yīng)性練習(xí)二)如圖9-3-2所示，金屬桿ab可在平行金屬光滑導(dǎo)軌上滑動(dòng)，金屬桿電阻R0=0.5w，長(zhǎng)L=0.3m，導(dǎo)軌一端串接一電阻R=1w，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，當(dāng)ab以v=5m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：(1)ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和ab間的電壓U；(2)所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大小；(3)在2s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.第43頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式題2：在如圖所示的傾角為的光滑斜面上,存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅰ的磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，磁場(chǎng)的寬度均為L(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，由靜止開(kāi)始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過(guò)GH進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)時(shí)，恰好以速度v1做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中第45頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月間位置的過(guò)程中，線框的動(dòng)能變化量為△Ek，重力對(duì)線框做功大小為W1，安培力對(duì)線框做功大小為W2，下列說(shuō)法中正確的有()A．在下滑過(guò)程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1B．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過(guò)程中，機(jī)械能守恒C．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過(guò)程，有(W1-△

Ek)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D．從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過(guò)程中，線框動(dòng)能的變化量大小為△Ek=W1-W2第46頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

解析：當(dāng)線框的ab邊進(jìn)入GH后勻速運(yùn)動(dòng)到進(jìn)入JP為止，ab進(jìn)入JP后回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，感應(yīng)電流增大，因此所受安培力增大，安培力阻礙線框下滑，因此ab進(jìn)入JP后開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均減小，安培力又減小，當(dāng)安培力減小到與重力沿斜面向下的分力mgsin相等時(shí)，以速度v2做勻速運(yùn)動(dòng)，因此v2<v1，A錯(cuò)；由于有安培力做功，機(jī)械能不守恒，B錯(cuò)；線框克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，克服安培力做了多少功，就有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由動(dòng)能定理得W1-W2=△

Ek，W2=W1-△Ek，故CD正確．第47頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

類(lèi)型4：電磁感應(yīng)中的生產(chǎn)、科技問(wèn)題

例4：磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間的相互作用，圖(a)是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道(簡(jiǎn)稱(chēng)通道)組成，如圖(b)所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=8.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；沿x軸負(fù)方向加上勻強(qiáng)電場(chǎng)，使兩極板間的電壓U=99.6V；海水沿y軸方向流過(guò)通道，已知海水的電阻率r=0.20·m.(1)船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向；第48頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)．以船為參照物，海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水的速率增加到vd=8.0m/s，求此時(shí)金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U感；(3)船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓按U′=U-U感計(jì)算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)換為船的動(dòng)力，當(dāng)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)時(shí)，求海水推力的功率．第49頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分析：本題以高新科技——磁流體推進(jìn)器為背景命題，涉及安培力、左手定則、歐姆定律、電阻定律、功率計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)．關(guān)鍵是要能夠分析出電源在哪里，電路如何，受什么樣的安培力，對(duì)應(yīng)的物理量如何等問(wèn)題，注重知識(shí)的靈活應(yīng)用．第50頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第51頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

評(píng)析：電磁感應(yīng)及其規(guī)律在生產(chǎn)、生活和科技實(shí)際應(yīng)用廣泛，如磁懸浮列車(chē)、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、磁帶錄音機(jī)，分析這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是建立模型，把握好四個(gè)等效：“等效電源”、“等效導(dǎo)體”、“等效電路”、“等效電阻”，然后選擇合理的物理規(guī)律求解．第52頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

變式題1：近期《科學(xué)》中文版的文章介紹了一種新技術(shù)——航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個(gè)物體連接起來(lái)在太空飛行的系統(tǒng)．飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等．從1967年至1999年17次試驗(yàn)中，飛纜系統(tǒng)試驗(yàn)已獲得部分成功．該系統(tǒng)的工作原理可用物理學(xué)的基本定律來(lái)解釋?zhuān)鐖D9-4-2為飛纜系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型示意圖，圖中兩個(gè)物體P、Q的質(zhì)量分別為mP、mQ，柔性金屬纜索長(zhǎng)為l，外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中Q距地面高為h.設(shè)纜索總保持指向地心，P的速度為vP.已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g.第53頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，地磁場(chǎng)在纜索所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．設(shè)纜索中無(wú)電流，問(wèn)纜索P、Q哪端電勢(shì)高？此問(wèn)中可認(rèn)為纜索各處的速度均近似等于vP，求P、Q兩端的電勢(shì)差；(2)設(shè)纜索的電阻為R1，如果纜索兩端物體P、Q通過(guò)周?chē)碾婋x層放電形成電流，相應(yīng)的電阻為R2，求纜索所受的安培力多大；第54頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第55頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

變式題2：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡(jiǎn)稱(chēng)流量)．有一種利用電磁原理測(cè)量非磁性導(dǎo)電液體(如自