《 备考指南 物理 》课件-第10章 能力课

电磁感应第十章能力课电磁感应规律的综合应用栏目导航01题点各个击破02配套训练题点各个击破11．用“四步法”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“先电后力”，具体思路如力：命题点一电磁感应与电路规律的综合应用[师生共研类]2．动态分析的基本思路解决这类问题的关键是通过对运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度最大或最小的条件．具体思路如下：3．处理电磁感应电路问题的一般思路【答案】AC1．(2020年浙江卷)如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动．在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器．有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态．已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是

(

)【答案】B(1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a；(2)若棒由静止释放并向下加速运动一段距离后灯L的发光亮度稳定．求此时灯L的实际功率P和棒的速率v.1．分析图像的关键命题点二电磁感应中的图像问题[师生共研类]2．图像问题的解题步骤3．电磁感应中图像类选择题的两个常用方法排除法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)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项函数法根据题目所给条件定量写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像进行分析和判断例2

(多选)(2022年肇庆名校检测)如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示．规定垂直纸面向里为磁场正方向，顺时针方向为感应电流i正方向，水平向右为ad边所受安培力F的正方向．下列图像正确的是 (

)【答案】BD1．(多选)(2022年东北三省联考)如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ放置在同一水平面内，M、P之间接一定值电阻R，金属棒ab垂直导轨放置与导轨接触良好，金属棒和导轨的电阻均不计，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．t＝0时对金属棒施加水平向右的外力F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i、通过电阻R的电荷量q、拉力F和拉力的功率P随时间变化的图像，正确的是(

)【答案】AC2．(多选)(2020年山东卷)如图所示，平面直角坐标系的第一象限和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场．图中虚线方格为等大正方形．一位于xOy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动)．从图示位置开始计时，4s末bc边刚好进入磁场．在此过程中，导体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图像，可能正确的是(

)【答案】BC1．两种状态及处理方法命题点三电磁感应与力学规律的综合应用[师生共研类]状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态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系进行分析2．力学对象和电学对象的相互关系3．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对运动状态的分析寻找过程中的临界状态，如求速度、加速度最大值或最小值的条件．(2)两种常见类型例3

(2021年济南模拟)如图甲所示，间距为L＝0.5m的两条平行金属导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.2T，轨道左侧连接一定值电阻R＝1Ω.垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动，并始终与导轨接触良好．t＝0时刻，导体棒从静止开始做匀加速直线运动，力F随时间t变化的规律如图乙所示．已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5，导体棒和导轨的电阻均不计．g取10m/s2.求：(1)导体棒的加速度大小；(2)导体棒的质量．1．(多选)(2020年全国卷Ⅰ)如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直．ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略．一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上．用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行．经过一段时间后

(

)A．金属框的速度大小趋于恒定值B．金属框的加速度大小趋于恒定值C．导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D．导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值【答案】BC整个运动过程用速度—时间图像描述如图所示．综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，B、C正确．金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大，A、D错误．2．(2022年长沙模拟)如图所示，两条平行的光滑金属导轨相距L＝1m，金属导轨由倾斜与水平两部分组成，倾斜部分与水平方向的夹角为θ＝37°，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．金属棒EF和MN的质量均为m＝0.2kg，电阻均为R＝2Ω.EF置于水平导轨上，MN置于倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好．现在外力作用下使EF棒以速度v0＝4m/s向左匀速运动，MN棒恰能在倾斜导轨上保持静止状态．倾斜导轨上端接一阻值也为R的定值电阻．重力加速度g取10m/s2.sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求磁感应强度B的大小．(2)若将EF棒固定，将MN棒由静止释放，MN棒沿斜面下滑距离d＝5m时达到稳定速度．求此过程中通过MN棒的电荷量．(3)求在(2)过程中整个电路产生的焦耳热．命题点四电磁感应中的能量问题[师生共研类]2．求解焦耳热Q的三种方法3．动量守恒定律在电磁感应现象中的应用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0，则满足动量守恒定律，运用动量守恒定律求解比较方便．例4如图所示，倾角θ＝37°、间距l＝0.1m的足够长金属导轨底端接有阻值R＝0.1Ω的电阻．质量m＝0.1kg的金属棒ab垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.45.建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x.在0.2m≤x≤0.8m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场．从t＝0时刻起，棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下从x＝0处由静止开始沿斜面向上运动，其速度v与位移x满足v＝kx(可导出a＝kv)，k＝5s－1.当棒ab运动至x1＝0.2m处时，电阻R消耗的电功率P＝0.12W，运动至x2＝0.8m处时撤去外力F，此后棒ab将继续运动，最终返回至x＝0处．棒ab始终保持与导轨垂直且接触良好，不计其他电阻，求：(提示：可以用F－x图像下的“面积”代表力F做的功，sin37°＝0.6，g取10m/s2)(1)磁感应强度B的大小；(2)外力F随位移x变化的关系式；(3)在棒ab的整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q.1．(多选)(2021年天津名校模拟)如图所示，固定在水平面上的光滑平行导轨间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．一质量为m、电阻为r的导体棒ab与左端固定的弹簧相连并垂直导轨放置．初始时刻，弹簧处于自然长度．现给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动直至停止．运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，此过程中弹簧一直在弹性限度内．若导体棒电阻r与导轨右端电阻R的阻值关系为R＝2r，不计导轨电阻，则下列说法正确的是

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)【答案】AD2．(2022年石家庄模拟)相距为L＝2m足够长的金属直角导轨如图甲所示放置，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m＝0.1kg的金属细杆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数均为μ＝0.5，导轨电阻不计，回路中ab、cd电阻分别为R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整个装置处于磁感应强度大小为B＝0.50T、方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动．测得拉力F与时间t的关系如图乙所示．g取10m/s2.求：(1)ab杆的加速度a；(2)当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；(3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了5.2J的功，求该过程中ab杆所产生的焦耳热．命题点五电磁感应与动量结合的问题[师生共研类]例5如图甲所示，光滑的水平绝缘轨道M、N上放有质量m1＝0.2kg、电阻R1＝0.02Ω的“[”形金属框dabc.轨道间存在一有界磁场，磁感应强度随时间变化关系如图乙所示．一根长度等于ab、质量m2＝0.1kg、电阻R2＝0.01Ω的金属棒ef在轨道上静止于磁场的左边界．已知轨道间距与ab长度相等，均为L1＝0.3m，ad＝bc＝L2＝0.1m，其余电阻不计.0时刻，给“[”形金属框一初速度v0＝3m/s，与金属棒碰撞后合为一体成为一闭合导电金属框(碰撞时间极短)．t0时刻整个框刚好全部进入磁场，t0＋1s时刻，框右边刚要出磁场．求：(1)碰撞结束时金属框的速度大小；(2)0～t0时间内整个框产生的焦耳热；(3)t0～t0＋1s时间内，安培力对ab边的冲量．1．(多选)如图所示，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．下列图像可能正确的是

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)【答案】AC【解析】导体棒ab运动切割磁感线，产生感应电流(逆时针)，导体棒ab受阻力F作用，速度减小；导体棒cd受安培力F′作用，速度增大，最终两棒速度相等，如图所示．2．如图所示，在磁感应强度大小为