202X高考物理专题突破电磁感应定律的综合应用课件鲁科版选修3_2

1、专题突破电磁感应定律的综合应用专题突破电磁感应定律的综合应用突破一电磁感应中的电路问题突破一电磁感应中的电路问题1.电磁感应中电路知识的关系图电磁感应中电路知识的关系图2.解决电磁感应中的电路问题三步骤解决电磁感应中的电路问题三步骤【例【例1】(多选多选)如图如图1所示，光滑的金属框所示，光滑的金属框CDEF水平放置，宽为水平放置，宽为L，在，在E、F间连接间连接一阻值为一阻值为R的定值电阻，在的定值电阻，在C、D间连接一滑动变阻器间连接一滑动变阻器R1(0R12R)。框内存在着。框内存在着竖直向下的匀强磁场。一长为竖直向下的匀强磁场。一长为L，电阻为，电阻为R的导体棒的导体棒AB在外力作用下

2、以速度在外力作用下以速度v匀速匀速向右运动，金属框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正向右运动，金属框电阻不计，导体棒与金属框接触良好且始终垂直，下列说法正确的是确的是()A.ABFE回路的电流方向为逆时针，回路的电流方向为逆时针，ABCD回路的电流方向为顺时针回路的电流方向为顺时针B.左右两个闭合区域的磁通量都在变化且变化率相同，故电路中的感应电动势大小左右两个闭合区域的磁通量都在变化且变化率相同，故电路中的感应电动势大小为为2BLv答案答案AD1.(多选多选)半径分别为半径分别为r和和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为长为r、

3、电阻为、电阻为R的均匀金属棒的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，置于圆导轨上面，BA的延长线的延长线通过圆导轨中心通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图，装置的俯视图如图2所示，整个装置位于一匀所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。在两环之间，方向竖直向下。在两环之间接阻值为接阻值为R的定值电阻和电容为的定值电阻和电容为C的电容器。金属棒在水平外力作的电容器。金属棒在水平外力作用下以角速度用下以角速度绕绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。导轨电阻不计。下列说法正确的是持良好接触。导轨电

4、阻不计。下列说法正确的是()答案答案AB2.(多选多选)如图如图3甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发甲所示，发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具，它在飞起时能够持续发光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为光。某同学对竹蜻蜓的电路作如下简化：如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心于圆环平面、通过圆心O的金属轴的金属轴O1O2以角速度以角速度逆时针匀速转动逆时针匀速转动(俯视俯视)。圆环上。圆环上接有电阻均为接有电阻均为r的三根金属辐条的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成，辐条互成120角。在圆环左半部角。在圆环左半部分张角

5、也为分张角也为120角的范围内角的范围内(两条虚线之间两条虚线之间)分布着垂直圆环平面向下磁感应强度分布着垂直圆环平面向下磁感应强度为为B的匀强磁场，在转轴的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个与一个LED灯相连。灯相连。假设假设LED灯电阻为灯电阻为r，其他电阻不计，从辐条，其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。在辐条进入磁场开始计时。在辐条OP转转过过120的过程中，下列说法中正确的是的过程中，下列说法中正确的是()图图3答案答案BCD突破二电磁感应中的图象问题突破二电磁感应中的图象问题弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的

6、函数表达式、进出磁弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进出磁场的转折点等是解决此类问题的关键。场的转折点等是解决此类问题的关键。1.解题关键解题关键2.电磁感应中图象类选择题的两个常用方法电磁感应中图象类选择题的两个常用方法排除法排除法定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小增大还是减小)、变化快、变化快慢慢(均匀变化还是非均匀变化均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项。的选项。函数法函数法根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函

7、数根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断。关系对图象进行分析和判断。【例【例2】(多选多选)(2018全国卷全国卷，20)如图如图4(a)，在同一平面内，在同一平面内固定有一长直导线固定有一长直导线PQ和一导线框和一导线框R，R在在PQ的右侧。导线的右侧。导线PQ中通有正弦交流电中通有正弦交流电i，i的变化如图的变化如图(b)所示，规定从所示，规定从Q到到P为电流正方向。导线框为电流正方向。导线框R中的感应电动势中的感应电动势()考向考向根据图象分析判断电磁感应过程根据图象分析判断电磁感应过程答案答案AC【例【例3】(多选多选)如图如图5所示，光

8、滑平行金属导轨所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置放置在同一水平面内，在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻之间接一定值电阻R，金属棒，金属棒cb垂垂直导轨水平放置，金属棒直导轨水平放置，金属棒cb及导轨电阻不计。整个装置处在及导轨电阻不计。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，竖直向上的匀强磁场中，t0时对金属棒施加水平向右的外时对金属棒施加水平向右的外力力F，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动。下列关于通，使金属棒由静止开始做匀加速直线运动。下列关于通过金属棒的电流过金属棒的电流i、通过导轨横截面的电荷量、通过导轨横截面的电荷量q、拉力、拉力F和拉和拉力的功率力的功率P随时间变化的图象中正确的

9、是随时间变化的图象中正确的是()考向考向根据电磁感应过程选择图象根据电磁感应过程选择图象答案答案AC电磁感应中的图象问题的分析方法电磁感应中的图象问题的分析方法1.(2019海南昌江模拟海南昌江模拟)纸面内两个半径均为纸面内两个半径均为R的圆相切于的圆相切于O点，点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为小相等、方向相反，且不随时间变化。一长为2R的导体杆的导体杆OA绕绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为。t0时，时，OA恰好位于两圆

10、的公切线上，如图恰好位于两圆的公切线上，如图6所示，若选取从所示，若选取从O指指向向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是的图象可能正确的是()答案答案C图图72.(多选多选)如图如图7甲所示，在水平桌面上放置边长为甲所示，在水平桌面上放置边长为0.20 m的正方形闭合金属线圈的正方形闭合金属线圈abcd，线圈的匝数为线圈的匝数为10，总电阻为，总电阻为0.10 ，线圈与水平桌面间的最大静摩擦力为，线圈与水平桌面间的最大静摩擦力为0.2 N。线。线圈的右半边处于垂直桌面、均匀分布的磁场中，磁场左边界圈的右半边处于

11、垂直桌面、均匀分布的磁场中，磁场左边界MN与线圈与线圈ab、cd两边平两边平行且等距。从行且等距。从t0时刻起，磁场的磁感应强度时刻起，磁场的磁感应强度B随时间随时间t的变化规律如图乙所示。假的变化规律如图乙所示。假设垂直桌面向下为正方向，重力加速度设垂直桌面向下为正方向，重力加速度g10 m/s2，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A.t1 s时线圈受到的安培力为零时线圈受到的安培力为零B.t6 s时线圈即将向右滑动时线圈即将向右滑动C.线圈滑动前，其导线中的电流一直为线圈滑动前，其导线中的电流一直为0.4 AD.线圈滑动前，其产生的焦耳热为线圈滑动前，其产生的焦耳热为2.4102 J答

12、案答案AD1.两种状态及处理方法两种状态及处理方法突破三电磁感应中的动力学问题突破三电磁感应中的动力学问题状态状态特征特征处理方法处理方法平衡态平衡态加速度为零加速度为零根据平衡条件列式分析根据平衡条件列式分析非平衡态非平衡态加速度不为零加速度不为零根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析系进行分析2.电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状解决这类问题的关键是通过受力情况和运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度为最大值或最小值的条件。态，如速度

13、、加速度为最大值或最小值的条件。(1)当金属杆的速度为当金属杆的速度为4 m/s时，金属杆的加速度大小；时，金属杆的加速度大小；(2)当金属杆沿导轨的位移为当金属杆沿导轨的位移为6 m时，通过金属杆的电荷量。时，通过金属杆的电荷量。【例【例4】足够长的平行金属导轨足够长的平行金属导轨MN和和PQ表面粗糙，与水平面间表面粗糙，与水平面间的夹角为的夹角为37(sin 370.6)，间距为，间距为1 m。垂直于导轨平面。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4 T，P、M间所接电阻间所接电阻的阻值为的阻值为8 。质量为。质量为2 kg的金属杆的金属杆ab垂

14、直导轨放置，不计杆与垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆。金属杆ab在沿导在沿导轨向下且与杆垂直的恒力轨向下且与杆垂直的恒力F作用下，由静止开始运动，杆的最终作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为速度为8 m/s，取，取g10 m/s2，求：，求：解析解析(1)对金属杆对金属杆ab应用牛顿第二定律，有应用牛顿第二定律，有Fmgsin F安安fma，fFN，FNmgcos ab杆所受安培力大小为杆所受安培力大小为F安安BILab杆切割磁感线产生的感应电动势为杆切割磁感线产生的感应电动势为EBLv代入代入vm8 m/s时时a

15、0，解得，解得F8 N代入代入v4 m/s及及F8 N，解得，解得a4 m/s2回路中的磁通量变化量为回路中的磁通量变化量为BLx，联立解得，联立解得q3 C答案答案(1)4 m/s2(2)3 C用用“四步法四步法”分析电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是“先电后力先电后力”，具体思路如下：，具体思路如下：A.ab中的感应电流方向由中的感应电流方向由b到到aB.ab中的感应电流逐渐减小中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小所受的静摩擦力逐渐减小1.

16、(2017天津理综，天津理综，3)如图如图9所示，两根平行金属导轨置于水平面所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻内，导轨之间接有电阻R。金属棒。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列始终保持静止，下列说法正确的是说法正确的是()答案答案D图图102.如图如图10，在光滑水平桌面上有一边长为，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为、电阻为R的正方形的正方形导线框；在导线框

17、右侧有一宽度为导线框；在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。线框以某一初速度向右运动。t0时导线框的右边恰与磁场的时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列vt图象图象中，可能正确描述上述过程的是中，可能正确描述上述过程的是()解析解析导线框开始进入磁场过程，通过导线框的磁通量增大，有感应电流，进而导线框开始进入磁场过程，通过导线框的磁通量增大，有感应电流，进而受

18、到与运动方向相反的安培力作用，速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，受到与运动方向相反的安培力作用，速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，导线框的加速度减小，安培力减小，导线框的加速度减小，vt图线的斜率减小；导线框全部进入磁场后，图线的斜率减小；导线框全部进入磁场后，磁通量不变，无感应电流，导线框做匀速直线运动；导线框从磁场中出来的过程，磁通量不变，无感应电流，导线框做匀速直线运动；导线框从磁场中出来的过程，有感应电流，又会受到安培力阻碍作用，速度减小，加速度减小，选项有感应电流，又会受到安培力阻碍作用，速度减小，加速度减小，选项D正确。正确。答案答案D2.求解焦耳热求解焦耳

19、热Q的三种方法的三种方法1.电磁感应中的能量转化电磁感应中的能量转化突破四电磁感应中的能量和动量问题突破四电磁感应中的能量和动量问题在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系在双金属棒切割磁感线的系统中，双金属棒和导轨构成闭合回路，安培力充当系统内力，如果它们受到的安培力的合力为统内力，如果它们受到的安培力的合力为0时，满足动量守恒，运用动量守恒定时，满足动量守恒，运用动量守恒定律求解比较方便。律求解比较方便。3.动量守恒定律在电磁感应现象中的应用动量守恒定律在电磁感应现象中的应用【例【例5】(2019石家庄模拟石家庄模拟)相距为相距为L2 m的足够长的金属直角导轨

20、如图的足够长的金属直角导轨如图11甲所示放甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m0.1 kg的金的金属细杆属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为数均为0.5，导轨电阻不计，回路中，导轨电阻不计，回路中ab、cd电阻分别为电阻分别为R10.6 ，R20.4 。整个装置处于整个装置处于磁感应强度大小为磁感应强度大小为B0.50 T、方向竖直向上的匀强磁场中。当、方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导杆在平行于水平导

21、轨的拉力轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同杆也同时从静止开始沿导轨时从静止开始沿导轨向下运动。测得拉力向下运动。测得拉力F与时间与时间t的关系如图乙所示。的关系如图乙所示。g取取10 m/s2，求：，求：考向考向电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题图图11(1)ab杆的加速度杆的加速度a；(2)当当cd杆达到最大速度时杆达到最大速度时ab杆的速度大小；杆的速度大小；(3)若从开始到若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力杆达到最大速度的过程中拉力F做了做了5.2 J的功，求该过程中的功，求该过程中ab杆所杆所产生的焦耳热。产生的焦耳

22、热。解析解析(1)由图乙可知，由图乙可知，t0时，时，F1.5 N对对ab杆：杆：Fmgma代入数据得代入数据得a10 m/s2(2)cd杆受力情况如图杆受力情况如图(从从d向向c看看)，当，当cd杆所受重力与滑杆所受重力与滑动摩擦力相等时，速度最大，即动摩擦力相等时，速度最大，即mgN又又NF安安安培力安培力F安安BIL对对ab杆应用动能定理得杆应用动能定理得解得解得W安安4.9 J根据功能关系得根据功能关系得QW安安所以所以ab杆上产生的焦耳热为杆上产生的焦耳热为答案答案(1)10 m/s2(2)2 m/s(3)2.94 J【例【例6】如图如图12所示，所示，MN、PQ是固定在水平桌面上，

23、相距是固定在水平桌面上，相距l1.0 m的光滑平行金属的光滑平行金属导轨，导轨，MP两点间接有两点间接有R0.6 的定值电阻，导轨电阻不计。质量均为的定值电阻，导轨电阻不计。质量均为m0.1 kg，阻值均为阻值均为r0.3 的两导体棒的两导体棒a、b垂直于导轨放置，并与导轨良好接触。开始时两垂直于导轨放置，并与导轨良好接触。开始时两棒被约束在导轨上处于静止，相距棒被约束在导轨上处于静止，相距s02 m，a棒用细丝线通过光滑滑轮与质量为棒用细丝线通过光滑滑轮与质量为m00.2 kg的重物的重物c相连，重物相连，重物c距地面高度也为距地面高度也为s02 m。整个桌面处于竖直向下的匀。整个桌面处于竖

24、直向下的匀强磁场中，磁感应强度强磁场中，磁感应强度B1.0 T。a棒解除约束后，在重物棒解除约束后，在重物c的拉动下开始运动的拉动下开始运动(运动运动过程中丝线始终与过程中丝线始终与b棒没有作用棒没有作用)，当，当a棒即将到达棒即将到达b棒位置前一瞬间，棒位置前一瞬间，b棒的约束被解棒的约束被解除，此时除，此时a棒已经匀速运动，试求：棒已经匀速运动，试求：考向考向电磁感应中的动量问题电磁感应中的动量问题图图12(1)a棒匀速运动时棒中的电流大小；棒匀速运动时棒中的电流大小；(2)已知已知a、b两棒相碰后即粘合成一根两棒相碰后即粘合成一根“更粗的棒更粗的棒”，假设导轨足够长，试求该，假设导轨足够

25、长，试求该“粗棒粗棒”能运动的距离；能运动的距离；(3)a棒解除约束后整个过程中装置产生的总焦耳热。棒解除约束后整个过程中装置产生的总焦耳热。解析解析(1)由题意由题意m0gBlIa，可得，可得Ia2 A(2)设碰前设碰前a棒的速度为棒的速度为v，则，则v1 m/sab碰撞过程碰撞过程mv2mv，v0.5 m/sab碰撞后的整体运动过程，由动量定理得碰撞后的整体运动过程，由动量定理得(3)发生碰撞前发生碰撞前得得Q13.85 J所以整个运动过程所以整个运动过程QQ1Q23.875 J答案答案(1)2 A(2)0.075 m(3)3.875 J图图131.(多选多选)(2018江苏单科，江苏单科

26、，9)如图如图13所示，竖直放置的所示，竖直放置的“ ”“ ”形光滑导轨宽为形光滑导轨宽为L，矩形，矩形匀强磁场匀强磁场、的高和间距均为的高和间距均为d，磁感应强度为，磁感应强度为B。质量为。质量为m的水平金属杆由静止的水平金属杆由静止释放，进入磁场释放，进入磁场和和时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆。金属杆()A.刚进入磁场刚进入磁场时加速度方向竖直向下时加速度方向竖直向下B.穿过磁场穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间的时间大于在两磁场之间的运动时间

27、C.穿过两磁场之间的总热量为穿过两磁场之间的总热量为4mgd解析解析根据题述，由金属杆进入磁场根据题述，由金属杆进入磁场和进入磁场和进入磁场时速时速度相等可知，金属杆在磁场度相等可知，金属杆在磁场中做减速运动，所以金属杆中做减速运动，所以金属杆刚进入磁场刚进入磁场时加速度方向竖直向上，选项时加速度方向竖直向上，选项A错误；由于金错误；由于金属杆进入磁场属杆进入磁场后做加速度逐渐减小的减速运动，而在两后做加速度逐渐减小的减速运动，而在两答案答案BC2.(2019福建福州模拟福建福州模拟)如图如图14甲所示，弯折成甲所示，弯折成90角的两根足够长金属导轨平行放角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左

28、右两导轨平面，左导轨平面与水平面成置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53角，右导轨平面与水平面角，右导轨平面与水平面成成37角，两导轨相距角，两导轨相距L0.2 m，电阻不计。质量均为，电阻不计。质量均为m0.1 kg，电阻均为，电阻均为R0.1 的金属杆的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为因数均为0.5，整个装置处于磁感应强度大小为，整个装置处于磁感应强度大小为B1.0 T、方向平行于左导轨、方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。t0时刻开

29、始，时刻开始，ab杆以初速度杆以初速度v1沿右沿右导轨平面下滑。导轨平面下滑。t1 s时刻开始，对时刻开始，对ab杆施加一垂直杆施加一垂直ab杆且平行右导轨平面向下杆且平行右导轨平面向下的力的力F，使，使ab开始做匀加速直线运动。开始做匀加速直线运动。cd杆运动的杆运动的vt图象如图乙所示图象如图乙所示(其中第其中第1 s、第第3 s内图线为直线内图线为直线)。若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，。若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：。求：图图14(1)在第在第1 s内内cd杆受到的安培力的大小；杆受到的安培力的大小

30、；(2)ab杆的初速度杆的初速度v1；(3)若第若第2 s内力内力F所做的功为所做的功为9 J，求第，求第2 s内内cd杆所产生的焦耳热。杆所产生的焦耳热。解析解析(1)ab杆沿右侧导轨下滑，根据右手定则可知杆沿右侧导轨下滑，根据右手定则可知ab杆中感应电流由杆中感应电流由a到到b，则，则cd杆中电流由杆中电流由d到到c，根据左手定则可知，根据左手定则可知cd杆受到的安培力方向垂直于左侧导轨向下。杆受到的安培力方向垂直于左侧导轨向下。根据根据vt图象可知，图象可知，cd杆在第杆在第1 s内的加速度内的加速度对对cd杆受力分析，根据牛顿第二定律有杆受力分析，根据牛顿第二定律有mgsin 53(m

31、gcos 53F安安)ma1解得解得F安安0.2 N。(2)对对cd杆：安培力杆：安培力F安安BIL对对ab杆：感应电动势杆：感应电动势EI2R0.2 V根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律EBLv1对对cd杆受力分析，根据牛顿第二定律有杆受力分析，根据牛顿第二定律有mgsin 53(mgcos 53F安安)ma2解得安培力解得安培力F安安1.8 N第第2 s内内ab杆做匀加速运动，杆做匀加速运动，ab杆的位移杆的位移解得安培力做功解得安培力做功W安安6 J回路中产生的焦耳热回路中产生的焦耳热QW安安2Qcd解得第解得第2 s内内cd杆所产生的焦耳热杆所产生的焦耳热Qcd3 J。答案答

32、案(1)0.2 N(2)1 m/s(3)3 J【真题模型再现】【真题模型再现】建构模型系列建构模型系列高考常考的高考常考的“切割模型切割模型”来源来源图例图例模型模型命题点命题点2016高考全国卷高考全国卷第第20题题“导体棒转动导体棒转动切割切割”模型模型右手定则、右手定则、EBL的应用、闭合电路欧姆的应用、闭合电路欧姆定律定律2016高考全国卷高考全国卷第第24题题“导体棒平动切导体棒平动切割割”模型模型受力分析、平衡条件、公受力分析、平衡条件、公式式EBLv的应用的应用2016高考全国卷高考全国卷第第24题题“单棒导轨单棒导轨”模型模型牛顿第二定律、法拉第电牛顿第二定律、法拉第电磁感应定

33、律、欧姆定律磁感应定律、欧姆定律2017高考全国卷高考全国卷第第20题题“线框切割线框切割”模模型型法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律、右手定则、安培力右手定则、安培力2017高考全国卷高考全国卷第第15题题“单棒导轨单棒导轨”模型模型楞次定律、磁通量的楞次定律、磁通量的概念概念2018高考全国卷高考全国卷第第17题题“导体棒转动切导体棒转动切割割”模型模型法拉第电磁感应定律、闭法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电荷量合电路欧姆定律、电荷量的计算的计算2018高考全国卷高考全国卷第第18题题“线框切割线框切割”模模型型it图象、楞次定律、法拉图象、楞次定律、法拉第电磁感应定律第电磁感应

34、定律1.“导体棒转动切割导体棒转动切割”模型模型(多选多选)如图如图15所示为一圆环发电装置，所示为一圆环发电装置，用电阻用电阻R4 的导体棒弯成半径的导体棒弯成半径L0.2 m的闭合圆环，圆心为的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在是一条直径，在O、D间接有负载电阻间接有负载电阻R11 。整个圆环。整个圆环中均有中均有B0.5 T的匀强磁场垂直环面穿过。电阻的匀强磁场垂直环面穿过。电阻r1 的导体棒的导体棒OA贴着圆环做匀速圆周运动，角速度贴着圆环做匀速圆周运动，角速度300 rad/s，则，则()【常考模型训练】【常考模型训练】A.当当OA到达到达OC处时，圆环的电功率为处时，圆环的电

35、功率为1 WB.当当OA到达到达OC处时，圆环的电功率为处时，圆环的电功率为2 WC.全电路最大功率为全电路最大功率为3 WD.全电路最大功率为全电路最大功率为4.5 W答案答案AD图图162.“单棒导轨单棒导轨”模型模型如图如图16所示，足够长的金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽所示，足够长的金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度度L1.0 m，导轨上放有垂直导轨的金属杆，导轨上放有垂直导轨的金属杆P，金属杆质量为，金属杆质量为m0.1 kg，空间存在，空间存在磁感应强度磁感应强度B0.5 T、竖直向下的匀强磁场。连接在导轨左端的电阻、竖直向下的匀强磁场。连接在导轨左端的电阻R3.0 ，金，金

36、属杆的电阻属杆的电阻r1.0 ，其余部分电阻不计。某时刻给金属杆一个水平向右的恒力，其余部分电阻不计。某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F，金属杆金属杆P由静止开始运动，图乙是金属杆由静止开始运动，图乙是金属杆P运动过程的运动过程的vt图象，导轨与金属杆间的图象，导轨与金属杆间的动摩擦因数动摩擦因数0.5。在金属杆。在金属杆P运动的过程中，第一个运动的过程中，第一个2 s内通过金属杆内通过金属杆P的电荷量与的电荷量与第二个第二个2 s内通过内通过P的电荷量之比为的电荷量之比为35。g取取10 m/s2。求：。求：(1)水平恒力水平恒力F的大小；的大小；(2)前前4 s内电阻内电阻R上产生的热量。上产生的热量。解析解析(1)由图乙可知金属杆由图乙可知金属杆P先做加速度减小的加速运动，先做加速度减小的加速运动，2 s后做匀速直线运动后做匀速直线运动当当t2 s时，时，v4 m/s，此时感应电动势，此时感应电动势EBLv根据牛顿运动定律有根据牛顿运动定律有FFmg0解得解得F0.75 N。设第一个设第一个2 s内金属杆内金属杆P的位移为的位移为s1，第二个，第二个2 s内内P的位移为的位移为s2则则1BLs1，2BLs2BLvt又由于又由