《 备考指南 物理 》课件-第10章 章末核心素养

电磁感应第十章章末核心素养素养导体棒切割磁感线模型归类模型一“导体棒转动切割”模型例1

(多选)如图所示为一圆环发电装置，用电阻R＝4Ω的导体棒弯成半径r＝0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻R1＝1Ω.整个圆环中均有B＝0.5T的匀强磁场垂直穿过环面(图中未画出)．电阻r＝1Ω的导体棒OA贴着圆环做匀速圆周运动，角速度ω＝300rad/s.则

(

)A．当OA到达OC处时，圆环的电功率为1WB．当OA到达OC处时，圆环的电功率为2WC．全电路最大功率为3WD．全电路最大功率为4.5W【答案】AD变式1

(多选)(2021年福建三明模拟)如图所示，固定在竖直面上半径为r的金属圆环内存在方向垂直纸面向里、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，另一端固定在导电转轴上，随轴以角速度ω匀速转动．在圆环的A点和圆心O间接有阻值为R的电阻和电容为C的平行板电容器，电容器的极板水平且间距为d，在极板间有一带正电微粒处于静止状态．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】AC模型二“单棒＋导轨”模型例2

(多选)(2022年淄博模拟)如图甲所示，左侧接有定值电阻R＝3Ω的水平平行且足够长的粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁场磁感应强度B＝2T，导轨间距L＝1m．一质量m＝2kg、接入电路阻值r＝1Ω的金属棒在拉力F的作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v－x图像如图乙所示．若金属棒与导轨垂直且接触良好，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，导轨电阻不计，g取10m/s2.则在金属棒从静止开始向右运动位移为x1＝1m的过程中，下列说法正确的是

(

)A．金属棒中感应电流的方向为C→DB．拉力F做的功为16JC．通过电阻的电荷量为0.25CD．定值电阻产生的焦耳热为0.75J【答案】AD变式2

(多选)(2021年深圳模拟)如图，横截面积为0.005m2的10匝线圈，其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行．间距为0.8m的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长，底部连有一阻值为2Ω的电阻．磁感应强度B2＝0.5T的匀强磁场与轨道平面垂直．S闭合后，质量为0.01kg、电阻为2Ω的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与轨道垂直且接触良好，其余部分电阻不计，g取10m/s2.则 (

)A．B1均匀减小B．B1的变化率为10T/sC．断开S之后，金属棒ab下滑的最大速度为2.5m/sD．断开S之后，金属棒所受安培力的最大功率为0.25W【答案】BCD模型三“双棒＋导轨”模型例3

(2022年马鞍山模拟)两根足够长固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示．两根导体棒的质量均为m，电阻均为R.回路中其余部分的电阻不计．在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场．导体棒与导轨始终垂直接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，两导体棒均静止，间距为x0.现给导体棒a一水平向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的Δv－t图像(Δv表示两棒的相对速度，即Δv＝va－vb)．(1)试证明：在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关；(2)求t1时刻导体棒b的加速度大小；(3)求t2时刻两导体棒之间的距离．变式3

(多选)(2021年广东学业水平模拟)如图，将足够长的平行光滑导轨水平放置，空间中存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静止放置两平行光滑导体棒ab、cd(导体棒垂直导轨且与导轨接触良好)．现使cd棒沿导轨以一定的速度向远离ab棒的方向运动．则之后的过程中，两导体棒

(

)A．速度相等时相距最远B．静止在导轨上时距离最远C．动量变化量大小一定相等D．速度变化量大小一定相等【答案】AC【解析】cd在获得初速度后，回路中产生感应电流，cd将受到水平向左的安培力作用而减速，ab将受到水平向右的安培力作用而开始做加速运动．由于cd的速度逐渐减小，所以回路中的感应电流逐渐减小，则ab、cd所受安培力均逐渐减小，所以二者的加速度均逐渐减小．当二者速度大小相等时，回路中不再产生感应电流，二者将以共同速度一直运动下去．定性画出ab、cd的v－t图像如图所示．由图可知，当二者速度相等时，两图线与v轴所围的面积最大，即此时二者的相对位移最大，相距最远，A正确，B错误．由于ab、cd所受安培力始终大小相等、方向相反，所以二者组成的系统在水平方向上动量守恒，即ab动量的减少量一定等于cd动量的增加量，所以二者动量变化量的大小一定相等．但由于二者质量未知，所以无法判断二者速度变化量的大小关系，C正确，D错误．现先释放线框再释放物体，当cd边离开磁场时线框以v＝2m/s的速度匀速下滑，在ab边运动到EF位置时，细线恰好被拉直绷紧(时间极短)，随即物体和线框一起做匀速运动，t＝1s后开始做匀加速运动．g取10m/s2.求：(1)匀强磁场的磁感应强度B；(2)细线绷紧前，M下降的高度H；(3)系统在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中损失的机械能ΔE.变式4

(多选)(2021年河北沧州模拟)如图所示，带有卡槽的平行光滑金属导轨(足够长)与水平面成30°角倾斜固定，两导轨间距为1m，上端接一标有“6V

36W”的小灯泡，导轨间有方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场．一质量m＝200g、直径d＝1m的圆形金属框MN嵌在两导轨的卡槽中，且与导轨在同一平面内．现给MN一沿导轨向下的恒力F，MN达到平衡后小灯泡恰好正常发光．不计导轨和金属框MN的电阻，MN沿卡槽滑动过程始终与导轨接触良好且无摩擦．重力加速度g取