物理備課資料 六 電路和電磁感應(yīng) 第2講 電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用

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1、第第2 2講電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用講電磁感應(yīng)規(guī)律及綜合應(yīng)用整整 合合突突 破破實(shí)實(shí) 戰(zhàn)戰(zhàn)整合整合 網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫網(wǎng)絡(luò)要點(diǎn)重溫【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】 【要點(diǎn)重溫要點(diǎn)重溫】 1.1.“三定則、一定律三定則、一定律”的應(yīng)用的應(yīng)用(1)(1)安培定則安培定則: :判斷運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的判斷運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生的 方向方向. .(2)(2)左手定則左手定則: :判斷磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的判斷磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的 的方向的方向. .(3)(3)右手定則右手定則: :判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生判斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生 的方向的方向. .(4)(4)楞次定律楞次定律: :判斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生判斷閉合

2、電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生 的方向的方向. .2.2.求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方法求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方法(1)E=n ,(1)E=n ,用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的 . .(2)E=(2)E=BLvBLv, ,主要用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的主要用來計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的 或或 . .t磁場磁場作用力作用力感應(yīng)電流感應(yīng)電流感應(yīng)電流感應(yīng)電流平均值平均值瞬時(shí)值瞬時(shí)值平均值平均值熱點(diǎn)考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用熱點(diǎn)考向一楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用【核心提煉核心提煉】 1.1.判定感應(yīng)電流的兩種方法判定感應(yīng)電流的兩種方法(1)(1)楞次定律楞次定律: :一般用于線圈面積不變一般用于

3、線圈面積不變, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化的情形. .(2)(2)右手定則右手定則: :一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形一般用于導(dǎo)體棒切割磁感線的情形. .突破突破 熱點(diǎn)考向聚焦熱點(diǎn)考向聚焦2.2.求感應(yīng)電動(dòng)勢的方法求感應(yīng)電動(dòng)勢的方法(1)(1)感生電動(dòng)勢感生電動(dòng)勢:E=n:E=n(2)(2)動(dòng)生電動(dòng)勢動(dòng)生電動(dòng)勢: :BSEnStStBEnBt 不變時(shí)不變時(shí)212EBlvEBl平動(dòng)切割：轉(zhuǎn)動(dòng)切割：【典例典例1 1】 ( (20172017遼寧大連模擬遼寧大連模擬)()(多選多選) )如圖所示如圖所示, ,由一段外皮絕緣的導(dǎo)線扭由一段外皮絕緣的導(dǎo)線扭成兩個(gè)半徑為成兩個(gè)半徑為R R

4、和和r r圓形平面形成的閉合回路圓形平面形成的閉合回路,Rr,Rr,導(dǎo)線單位長度的電阻為導(dǎo)線單位長度的電阻為,導(dǎo)線截面半徑遠(yuǎn)小于導(dǎo)線截面半徑遠(yuǎn)小于R R和和r.r.圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按隨時(shí)間按B=B=kt(kkt(k0,0,為常數(shù)為常數(shù)) )的規(guī)律變化的磁場的規(guī)律變化的磁場, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )BDBD【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)1 1】 ( (20172017山西陽泉模擬山西陽泉模擬)()(多選多選) )置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中置于勻強(qiáng)磁場中的金屬圓盤中央和邊緣各引出一根導(dǎo)線央和邊緣各引出一根導(dǎo)線,

5、 ,與套在鐵芯上部的線圈與套在鐵芯上部的線圈A A相連相連. .套在鐵芯下部的線套在鐵芯下部的線圈圈B B引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上引出兩根導(dǎo)線接在兩根水平導(dǎo)軌上, ,如圖所示如圖所示. .導(dǎo)軌上有一根金屬棒導(dǎo)軌上有一根金屬棒abab處處在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中. .下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,abab棒將向左運(yùn)動(dòng)棒將向左運(yùn)動(dòng)B.B.圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,abab棒將保持不動(dòng)棒將保持不動(dòng)C.C.圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,abab棒將向左運(yùn)動(dòng)棒將

6、向左運(yùn)動(dòng)D.D.圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,abab棒將向左運(yùn)動(dòng)棒將向左運(yùn)動(dòng)ABAB解析解析: :由右手定則可知由右手定則可知, ,圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓盤順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,感應(yīng)電流從圓盤的圓心流感應(yīng)電流從圓盤的圓心流向邊緣向邊緣, ,線圈線圈A A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng)中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場增強(qiáng). .由楞次定律可知由楞次定律可知, ,線圈線圈B B中的感生磁場方向向上中的感生磁場方向向上, ,由右手螺旋定則可知由右手螺旋定則可知, ,abab棒中感應(yīng)電流方向由棒中感應(yīng)電流方向由abab. .由左手定則可知由左手定則可知, ,abab棒受的安培力方向向左棒受的

7、安培力方向向左, ,abab棒將向左運(yùn)動(dòng)棒將向左運(yùn)動(dòng). .同理同理, ,若圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)若圓盤逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,abab棒將向右運(yùn)動(dòng)棒將向右運(yùn)動(dòng), ,故故A A正確正確,D,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;當(dāng)圓盤順時(shí)當(dāng)圓盤順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,線圈線圈A A中產(chǎn)生恒定的電流中產(chǎn)生恒定的電流, ,那么線圈那么線圈B B的磁通量不變的磁通量不變, ,則則abab棒棒沒有感應(yīng)電流沒有感應(yīng)電流, ,則將保持不動(dòng)則將保持不動(dòng), ,故故B B正確正確; ;若圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)若圓盤順時(shí)針減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,線圈線圈A A中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場減弱中產(chǎn)生的磁場方向向下且磁場減弱. .由楞次定律可知由

8、楞次定律可知, ,線圈線圈B B中的感應(yīng)磁場中的感應(yīng)磁場方向向下方向向下, ,由右手螺旋定則可知由右手螺旋定則可知, ,abab棒中感應(yīng)電流方向由棒中感應(yīng)電流方向由baba. .由左手定則由左手定則可知可知, ,abab棒受的安培力方向向右棒受的安培力方向向右, ,abab棒將向右運(yùn)動(dòng)棒將向右運(yùn)動(dòng), ,故故C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .熱點(diǎn)考向二電磁感應(yīng)中的圖像問題熱點(diǎn)考向二電磁感應(yīng)中的圖像問題 【核心提煉核心提煉】1.1.圖像問題的分類圖像問題的分類(1)(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像由給定的電磁感應(yīng)過程選出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像. .(2)(2)由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程

9、由給定的有關(guān)圖像分析電磁感應(yīng)過程, ,確定相關(guān)的物理量確定相關(guān)的物理量. .2.2.解決圖像問題的三個(gè)關(guān)注解決圖像問題的三個(gè)關(guān)注(1)(1)關(guān)注初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零關(guān)注初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零, ,電流方向是正方向還是負(fù)方向電流方向是正方向還是負(fù)方向. .(2)(2)關(guān)注電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段關(guān)注電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段, ,這幾個(gè)階段是否和圖像變化相這幾個(gè)階段是否和圖像變化相對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng). .(3)(3)關(guān)注圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對(duì)應(yīng)關(guān)注圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對(duì)應(yīng), ,分析大小和方分析大小和方向的變化趨勢向的變化趨勢. .【典例【典例2 2】

10、 ( (20172017山東德州一模山東德州一模)()(多選多選) )如圖所示如圖所示,abcd,abcd為一邊長為為一邊長為l l的正方的正方形導(dǎo)線框形導(dǎo)線框, ,導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi)導(dǎo)線框位于光滑水平面內(nèi), ,其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域其右側(cè)為一勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,磁場的邊界磁場的邊界與線框的與線框的cdcd邊平行邊平行, ,磁場區(qū)域的寬度為磁場區(qū)域的寬度為2l,2l,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,B,方向豎直向下方向豎直向下. .線線框在一垂直于框在一垂直于cdcd邊的水平恒定拉力邊的水平恒定拉力F F作用下沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)作用下沿水平方向向右運(yùn)動(dòng), ,直至通過磁直至通過磁場區(qū)域場區(qū)域.cd

11、.cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)邊剛進(jìn)入磁場時(shí), ,線框開始勻速運(yùn)動(dòng)線框開始勻速運(yùn)動(dòng), ,規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針時(shí)規(guī)定線框中電流沿逆時(shí)針時(shí)方向?yàn)檎较驗(yàn)檎? ,則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中則導(dǎo)線框從剛進(jìn)入磁場到完全離開磁場的過程中,a,b,a,b兩端的電壓兩端的電壓U Uabab及導(dǎo)線框中的電流及導(dǎo)線框中的電流i i隨隨cdcd邊的位置坐標(biāo)邊的位置坐標(biāo)x x變化的圖線可能是變化的圖線可能是( ( ) )BDBD【預(yù)測練習(xí)【預(yù)測練習(xí)2 2】 ( (20172017廣西玉林模擬廣西玉林模擬) )如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,光滑金屬導(dǎo)軌光滑金屬導(dǎo)軌MN,PQMN,PQ所在所在平面與水平面

12、成平面與水平面成角角,M,P,M,P兩端接一電阻兩端接一電阻R,R,整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中上的勻強(qiáng)磁場中.t=0.t=0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌的外力F,F,使金屬棒使金屬棒abab由靜由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng), ,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì). .已知通過電阻已知通過電阻R R的感應(yīng)電流的感應(yīng)電流I I隨時(shí)隨時(shí)間間t t變化的關(guān)系如圖變化的關(guān)系如圖( (乙乙) )所示所示. .下列關(guān)于棒運(yùn)動(dòng)速度下列關(guān)于棒運(yùn)動(dòng)速度v v、外力、外力F F、流過、流過R R的電荷的電荷量量q q以及閉合

13、回路中磁通量的變化率以及閉合回路中磁通量的變化率 隨時(shí)間變化的圖像正確的是隨時(shí)間變化的圖像正確的是( ( ) )B Bt熱點(diǎn)考向三電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題熱點(diǎn)考向三電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題【核心提煉核心提煉】解決電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵解決電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)問題聯(lián)系的橋梁是磁場對(duì)感應(yīng)電流的安培力電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)問題聯(lián)系的橋梁是磁場對(duì)感應(yīng)電流的安培力. .解答電磁感解答電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題, ,在分析方法上在分析方法上, ,要始終抓住導(dǎo)體的受力要始終抓住導(dǎo)體的受力( (特別是安培力特別是安培力) )特特點(diǎn)及其變化規(guī)律點(diǎn)及其變化規(guī)

14、律, ,明確導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)過程以及運(yùn)動(dòng)過程中狀態(tài)的變化明確導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)過程以及運(yùn)動(dòng)過程中狀態(tài)的變化, ,準(zhǔn)確把握準(zhǔn)確把握運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的臨界點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的臨界點(diǎn)(3)(3)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化點(diǎn)【典例【典例3 3】 ( (20172017海南卷海南卷,13,13) )如圖如圖, ,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面兩光滑平行金屬導(dǎo)軌置于水平面( (紙面紙面) )內(nèi)內(nèi), ,軌間距為軌間距為l,l,左端連有阻值為左端連有阻值為R R的電阻的電阻. .一金屬桿置于導(dǎo)軌上一金屬桿置于導(dǎo)軌上, ,金屬桿右側(cè)金屬桿右側(cè)存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向豎

15、直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)域. .已知金屬桿以已知金屬桿以速度速度v v0 0向右進(jìn)入磁場區(qū)域向右進(jìn)入磁場區(qū)域, ,做勻變速直線運(yùn)動(dòng)做勻變速直線運(yùn)動(dòng), ,到達(dá)磁場區(qū)域右邊界到達(dá)磁場區(qū)域右邊界( (圖中虛圖中虛線位置線位置) )時(shí)速度恰好為零時(shí)速度恰好為零. .金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好金屬桿與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好. .除左端所除左端所連電阻外連電阻外, ,其他電阻忽略不計(jì)其他電阻忽略不計(jì). .求金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場區(qū)域正中間時(shí)所受安培求金屬桿運(yùn)動(dòng)到磁場區(qū)域正中間時(shí)所受安培力的大小及此時(shí)電流的功率力的大小及此時(shí)電流的功率. .【拓展延伸拓展延伸】 在典例在典例3 3中中, ,金屬桿以速度金屬桿

16、以速度v v0 0向右進(jìn)入磁場區(qū)域向右進(jìn)入磁場區(qū)域, ,做勻變速直線做勻變速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,到達(dá)磁場區(qū)域右邊界速度變?yōu)榱愕倪^程中到達(dá)磁場區(qū)域右邊界速度變?yōu)榱愕倪^程中, ,求求: :(1)(1)流過電阻流過電阻R R的電荷量的電荷量. .(2)(2)所加外力所加外力F F隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化關(guān)系式的變化關(guān)系式. .【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)3 3】 ( (20172017山東臨沂二山東臨沂二模模) )如圖所示如圖所示, ,一與水平面夾角為一與水平面夾角為=37=37的傾斜平行金屬導(dǎo)軌的傾斜平行金屬導(dǎo)軌, ,兩導(dǎo)軌足夠長且相距兩導(dǎo)軌足夠長且相距L=0.2 m,L=0.2 m,另外兩根水平金屬桿另外兩

17、根水平金屬桿MNMN和和PQPQ的質(zhì)量均為的質(zhì)量均為m=0.01 kg,m=0.01 kg,可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng),MN,MN桿和桿和PQPQ桿的電阻均為桿的電阻均為R=0.2 (R=0.2 (傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)傾斜金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)),MN),MN桿被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住桿被兩個(gè)垂直于導(dǎo)軌的絕緣立柱擋住, ,整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi)整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場內(nèi), ,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.PQB=1.0T.PQ桿在恒定拉力桿在恒定拉力F F作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng)作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng), ,拉力拉

18、力F F垂直垂直PQPQ桿沿桿沿導(dǎo)軌平面向上導(dǎo)軌平面向上, ,當(dāng)運(yùn)動(dòng)位移當(dāng)運(yùn)動(dòng)位移x=0.1 mx=0.1 m時(shí)時(shí)PQPQ桿達(dá)到最大速度桿達(dá)到最大速度, ,此時(shí)此時(shí)MNMN桿對(duì)絕緣立桿對(duì)絕緣立柱的壓力恰好為零柱的壓力恰好為零(g(g取取10 m/s10 m/s2 2,sin 37,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8).=0.8).求求: :(1)PQ(1)PQ桿的最大速度桿的最大速度v vm m; ;答案答案: :(1)0.6 (1)0.6 m/sm/s (2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ桿加速度桿加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時(shí)時(shí),MN,MN桿對(duì)立柱的壓力大小桿

19、對(duì)立柱的壓力大小. .解析解析: :(2)(2)當(dāng)當(dāng)PQPQ桿的加速度桿的加速度a=2 m/sa=2 m/s2 2時(shí)時(shí), ,對(duì)對(duì)PQPQ桿受力分析桿受力分析, ,根據(jù)牛頓第二定根據(jù)牛頓第二定律可得律可得, ,F-F-mgsinmgsin -BIL=ma, -BIL=ma,對(duì)對(duì)MNMN桿受力分析根據(jù)共點(diǎn)力的平衡可得桿受力分析根據(jù)共點(diǎn)力的平衡可得, ,BIL+FBIL+FN N- -mgsinmgsin =0, =0,PQPQ桿達(dá)到最大速度時(shí)桿達(dá)到最大速度時(shí), ,有有F-F-mgsinmgsin -BI-BIm mL L=0,=0,聯(lián)立解得聯(lián)立解得F FN N=0.02 N,=0.02 N,根據(jù)牛

20、頓第三定律可得根據(jù)牛頓第三定律可得MNMN桿對(duì)立柱的壓力桿對(duì)立柱的壓力F FN N=0.02 N.=0.02 N.答案答案: :(2)0.02 N(2)0.02 N熱點(diǎn)考向四電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問題熱點(diǎn)考向四電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問題【核心提煉核心提煉】(2)(2)求解焦耳熱的三種方法求解焦耳熱的三種方法2.2.在電磁感應(yīng)中用動(dòng)量定理求變力的時(shí)間、速度、位移和電荷量在電磁感應(yīng)中用動(dòng)量定理求變力的時(shí)間、速度、位移和電荷量, ,一般應(yīng)用于一般應(yīng)用于單桿切割磁感線運(yùn)動(dòng)單桿切割磁感線運(yùn)動(dòng)3.3.電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問題電磁感應(yīng)中的動(dòng)量和能量問題, ,一般應(yīng)用于雙桿切割磁感線運(yùn)動(dòng)一般應(yīng)用于雙桿切割磁

21、感線運(yùn)動(dòng)(1)(1)如果雙桿運(yùn)動(dòng)過程如果雙桿運(yùn)動(dòng)過程, ,雙桿系統(tǒng)所受合外力為零雙桿系統(tǒng)所受合外力為零, ,首先用動(dòng)量守恒定律求速度首先用動(dòng)量守恒定律求速度, ,再用能量守恒定律求電能再用能量守恒定律求電能. .(2)(2)如果雙桿運(yùn)動(dòng)過程如果雙桿運(yùn)動(dòng)過程, ,雙桿系統(tǒng)不符合動(dòng)量守恒雙桿系統(tǒng)不符合動(dòng)量守恒, ,應(yīng)用好電路問題的兩個(gè)分應(yīng)用好電路問題的兩個(gè)分析析:“:“電源電源”的分析和的分析和“運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)”的分析的分析. .【典例典例4 4】 ( (20172017山東濰坊二模山東濰坊二模) )如圖所示如圖所示, ,固定于水平面的兩足夠長的光滑固定于水平面的兩足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌平行金屬導(dǎo)軌P

22、MN,PMN,PMN,PMN,由傾斜和水平兩部分在由傾斜和水平兩部分在M,MM,M處平滑連接組成處平滑連接組成, ,導(dǎo)軌間距導(dǎo)軌間距L=1 m,L=1 m,水平部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中水平部分處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T.B=1T.金屬金屬棒棒a,ba,b垂直于傾斜導(dǎo)軌放置垂直于傾斜導(dǎo)軌放置, ,質(zhì)量均為質(zhì)量均為m=0.2 m=0.2 kg,akg,a的電阻的電阻R R1 1=1 =1 ,b,b的電阻的電阻R R2 2=3 =3 ,a,b,a,b長度均為長度均為L=1 m,L=1 m,棒棒a a距水平面的高度距水平面的高度h h1 1=0.45 =0.45 m

23、,bm,b棒距水平面的高度為棒距水平面的高度為h h2 2(h(h2 2hh1 1););保持保持b b棒靜止棒靜止, ,由靜止釋放由靜止釋放a a棒棒,a,a棒到達(dá)磁場中棒到達(dá)磁場中OOOO停止運(yùn)動(dòng)后再由停止運(yùn)動(dòng)后再由靜止釋放靜止釋放b b棒棒, ,a,ba,b與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì)與導(dǎo)軌接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì), ,重力加速度重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2. .(1)(1)求求a a棒進(jìn)入磁場棒進(jìn)入磁場MMMM時(shí)加速度的大小時(shí)加速度的大小; ;(2)a(2)a棒從釋放到棒從釋放到OOOO的過程中的過程中, ,求求b b棒產(chǎn)生的焦耳熱棒產(chǎn)生的焦耳熱; ;(3)(3)若若

24、MM,OOMM,OO間的距離間的距離x=2.4 x=2.4 m,bm,b棒進(jìn)入磁場后棒進(jìn)入磁場后, ,恰好未與恰好未與a a棒相碰棒相碰, ,求求h h2 2的值的值. .審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) 答案答案: :(1)3.75 m/s(1)3.75 m/s2 2(2)0.675 J(2)0.675 J(3)1.8 m(3)1.8 m【預(yù)測練習(xí)預(yù)測練習(xí)4 4】( (20172017山東青島一山東青島一模模) )如圖所示如圖所示, ,兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部兩平行光滑金屬導(dǎo)軌由兩部分組成分組成, ,左邊部分水平左邊部分水平, ,右邊部分為半徑右邊部分為半徑r=0.5 mr=0.5 m的豎直半圓的豎直半圓,

25、 ,兩導(dǎo)軌間距離兩導(dǎo)軌間距離d=0.3 m,d=0.3 m,導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小導(dǎo)軌水平部分處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1TB=1T的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,兩兩導(dǎo)軌電阻不計(jì)導(dǎo)軌電阻不計(jì). .有兩根長度均為有兩根長度均為d d的金屬棒的金屬棒ab,cdab,cd, ,均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上均垂直導(dǎo)軌置于水平導(dǎo)軌上, ,金屬棒金屬棒ab,cdab,cd的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為m m1 1=0.2 kg=0.2 kg、 m m2 2=0.1 kg,=0.1 kg,電阻分別為電阻分別為R R1 1=0.1 ,R=0.1 ,R2 2= =0.2 .0.2 .現(xiàn)讓現(xiàn)讓aba

26、b棒以棒以v v0 0=10 =10 m/sm/s的初速度開始水平向右運(yùn)動(dòng)的初速度開始水平向右運(yùn)動(dòng), ,cdcd棒進(jìn)入圓軌道后棒進(jìn)入圓軌道后, ,恰好能通過軌道最高點(diǎn)恰好能通過軌道最高點(diǎn)PP,cdPP,cd棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰棒進(jìn)入圓軌道前兩棒未相碰, ,重力加速度重力加速度g=10 g=10 m/sm/s2 2, ,求求: :(1)ab(1)ab棒開始向右運(yùn)動(dòng)時(shí)棒開始向右運(yùn)動(dòng)時(shí)cdcd棒的加速度棒的加速度a a0 0; ;答案答案: :( (1)30 m/s1)30 m/s2 2 (2)cd(2)cd棒進(jìn)入半圓軌道時(shí)棒進(jìn)入半圓軌道時(shí)abab棒的速度大小棒的速度大小v v1 1; ;答案答

27、案: :( (2)7.5 m/s 2)7.5 m/s (3)cd(3)cd棒進(jìn)入半圓軌道前棒進(jìn)入半圓軌道前abab棒克服安培力做的功棒克服安培力做的功W.W.答案答案: :( (3)4.375 J3)4.375 J實(shí)戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn) 高考真題演練高考真題演練1.1.右手定則和楞次定律的應(yīng)用右手定則和楞次定律的應(yīng)用(20172017全國全國卷卷,15,15) ) 如圖如圖, ,在方向垂直于在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U U形金屬導(dǎo)軌形金屬導(dǎo)軌, ,導(dǎo)軌平面與磁場垂直導(dǎo)軌平面與磁場垂直. .金屬桿金屬桿PQPQ置置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQR

28、S,PQRS,一圓環(huán)形金屬線框一圓環(huán)形金屬線框T T位于回路圍成的位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi), ,線框與導(dǎo)軌共面線框與導(dǎo)軌共面. .現(xiàn)讓金屬桿現(xiàn)讓金屬桿PQPQ突然向右運(yùn)動(dòng)突然向右運(yùn)動(dòng), ,在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間在運(yùn)動(dòng)開始的瞬間, ,關(guān)于感應(yīng)電流的方向關(guān)于感應(yīng)電流的方向, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.PQRSA.PQRS中沿順時(shí)針方向中沿順時(shí)針方向,T,T中沿逆時(shí)針方向中沿逆時(shí)針方向B.PQRSB.PQRS中沿順時(shí)針方向中沿順時(shí)針方向,T,T中沿順時(shí)針方向中沿順時(shí)針方向C.PQRSC.PQRS中沿逆時(shí)針方向中沿逆時(shí)針方向,T,T中沿逆時(shí)針方向中沿逆時(shí)針方向D.PQRSD.PQ

29、RS中沿逆時(shí)針方向中沿逆時(shí)針方向,T,T中沿順時(shí)針方向中沿順時(shí)針方向D D解析解析: :在在PQRSPQRS回路中回路中, ,金屬桿金屬桿PQPQ向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線, ,由右手定則得由右手定則得PQRSPQRS回路中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向回路中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向, ,該電流在該電流在PQRSPQRS回路內(nèi)部產(chǎn)生向外的磁場回路內(nèi)部產(chǎn)生向外的磁場, ,使圓環(huán)形線框使圓環(huán)形線框T T內(nèi)向里的磁通量減小內(nèi)向里的磁通量減小, ,由楞次定律知由楞次定律知, ,線框線框T T中感應(yīng)電流方中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向向?yàn)轫槙r(shí)針方向, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A,B,CA,B,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤,D,D正確正確. .

30、2.2.電磁感應(yīng)的圖像問題電磁感應(yīng)的圖像問題(20172017全國全國卷卷,20,20)()(多選多選) )兩條平行虛線間存在一兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場, ,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直. .邊長為邊長為0.1 m0.1 m、總電阻為、總電阻為0.005 0.005 的正的正方形導(dǎo)線框方形導(dǎo)線框abcdabcd位于紙面內(nèi)位于紙面內(nèi), ,cdcd邊與磁場邊界平行邊與磁場邊界平行, ,如圖如圖(a)(a)所示所示. .已知導(dǎo)線框已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng), ,cdcd邊于邊于t=0t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場時(shí)刻進(jìn)入磁場. .線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間

31、線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖變化的圖線如圖(b)(b)所示所示( (感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí), ,感應(yīng)電動(dòng)勢取正感應(yīng)電動(dòng)勢取正).).下列下列說法正確的是說法正確的是( ( ) )A.A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T0.5 TB.B.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 0.5 m/sm/sC.C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.D.在在t=0.4 st=0.4 s至至t=0.6 st=0.6 s這段時(shí)間內(nèi)這段時(shí)間內(nèi), ,導(dǎo)線框所受的安培力大小為導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N0.1 NBCBC3

32、.3.電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問題電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)問題(20162016全國全國卷卷,24,24) )如圖如圖, ,水平面水平面( (紙面紙面) )內(nèi)間距為內(nèi)間距為l l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m,m,長度為長度為l l的金屬桿置于導(dǎo)軌上的金屬桿置于導(dǎo)軌上.t=0.t=0時(shí)時(shí), ,金屬桿在水平向右、大小為金屬桿在水平向右、大小為F F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng).t.t0 0時(shí)刻時(shí)刻, ,金屬金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域, ,且在磁場且

33、在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng). .桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì), ,兩者始終保持垂直且接兩者始終保持垂直且接觸良好觸良好, ,兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.求求: :(1)(1)金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小; ;(2)(2)電阻的阻值電阻的阻值. .4.4.電磁感應(yīng)能量問題電磁感應(yīng)能量問題(20172017北京卷北京卷,24,24,節(jié)選節(jié)選) )發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)具有裝置上的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)具有裝置上的類似性類似性, ,源于它們機(jī)理上的類似性源于它們機(jī)理上的類

34、似性. .直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以簡化為如圖簡化為如圖1 1、圖、圖2 2所示的情景所示的情景. .在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中, ,兩根光滑平行金屬軌道兩根光滑平行金屬軌道MN,PQMN,PQ固定固定在水平面內(nèi)在水平面內(nèi), ,相距為相距為L,L,電阻不計(jì)電阻不計(jì). .電阻為電阻為R R的金屬導(dǎo)體棒的金屬導(dǎo)體棒abab垂直于垂直于MN,PQMN,PQ放在軌放在軌道上道上, ,與軌道接觸良好與軌道接觸良好, ,以速度以速度v(vv(v平行于平行于MN)MN)向右做勻速運(yùn)動(dòng)向右做勻速運(yùn)動(dòng). .圖圖1 1軌道端點(diǎn)軌道端點(diǎn)MPMP間接有阻值為間接有阻值為r r的電阻的電阻, ,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab受到水平向右的外力作用受到水平向右的外力作用. .圖圖2 2軌道端點(diǎn)軌道端點(diǎn)MPMP間接有直流電源間接有直流電源, ,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab通過滑輪勻速提升重物通過滑輪勻速提升重物, ,電路中的電流電路中的電流為為I.I.求在求在tt時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), ,圖圖1“1“發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖產(chǎn)生的電能和圖2“2“電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)”輸出的機(jī)械能輸出的機(jī)械能. .答案答案: :BILvtBILvt