電磁感應規(guī)律的綜合應用ppt課件

1、電磁感應景象和規(guī)律是高考?？嫉膬热蓦姶鸥袘跋蠛鸵?guī)律是高考?？嫉膬热?也是物理學也是物理學科內綜合題的切入點。往往也是高考備考的難點?？苾染C合題的切入點。往往也是高考備考的難點。電磁感應景象與磁場、電路、力和運動、能量等相電磁感應景象與磁場、電路、力和運動、能量等相聯(lián)絡的綜合題以及有關圖象問題在近幾年的高考中聯(lián)絡的綜合題以及有關圖象問題在近幾年的高考中總是時有出現(xiàn)總是時有出現(xiàn),在復習中要引起足夠的注重。電磁感在復習中要引起足夠的注重。電磁感應規(guī)律的綜合運用問題，要求學生有較強的籠統(tǒng)思應規(guī)律的綜合運用問題，要求學生有較強的籠統(tǒng)思想才干，同時應留意在學習過程中不斷提高了解才想才干，同時應留意在學習

2、過程中不斷提高了解才干、分析綜合才干和推理才干，以及空間想象才干。干、分析綜合才干和推理才干，以及空間想象才干。 復習精要復習精要電磁感應這部分內容是物理重點內容之一它在高考電磁感應這部分內容是物理重點內容之一它在高考試題中比例約占試題中比例約占8%10，近年來高考對本章內容，近年來高考對本章內容調查命題頻率極高的是感應電流的產生條件、方向斷調查命題頻率極高的是感應電流的產生條件、方向斷定和導體切割磁感線產生的感應電動勢的計算，且要定和導體切割磁感線產生的感應電動勢的計算，且要求較高幾乎是年年有考；其他像電磁感應景象與磁求較高幾乎是年年有考；其他像電磁感應景象與磁場、電路和力學、熱學、能量及動

3、量等知識相聯(lián)絡的場、電路和力學、熱學、能量及動量等知識相聯(lián)絡的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn)，綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn)， 如如2019年江蘇卷年江蘇卷19、2019年廣東卷年廣東卷16 、 2019年高考上年高考上海卷海卷22、2019年上海卷年上海卷23、2019年江蘇卷年江蘇卷18、2019高高考理綜北京卷考理綜北京卷24、2019年廣東卷年廣東卷18、2019年高考上海年高考上海卷卷24、2019年高考江蘇卷年高考江蘇卷15等，試題題型全面，選擇等，試題題型全面，選擇題、填空題、解答論述題都可涉及，尤其是解答題因題、填空題、解答論述題都可涉及，尤其是解答題因難度

4、大、涉及知識點多、綜合才干強，多以中檔以上難度大、涉及知識點多、綜合才干強，多以中檔以上標題出現(xiàn)來添加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以標題出現(xiàn)來添加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以一、一、在高考中的位置在高考中的位置中檔左右的試題出現(xiàn)中檔左右的試題出現(xiàn) 1電磁感應問題與電路問題的綜合。電磁感應提供電磁感應問題與電路問題的綜合。電磁感應提供電路中的電源，處理這類電磁感應中的電路問題，一電路中的電源，處理這類電磁感應中的電路問題，一方面要思索電磁學中的有關規(guī)律如右手定那么、法拉方面要思索電磁學中的有關規(guī)律如右手定那么、法拉第電磁感應定律等；另一方面還要思索電路中的有關第電磁感應定律等；另一方面還要

5、思索電路中的有關規(guī)律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質等，有時能夠規(guī)律，如歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質等，有時能夠還會用到力學的知識。還會用到力學的知識。二、電磁感應規(guī)律綜合運用的主要問題二、電磁感應規(guī)律綜合運用的主要問題 2電磁感應問題與力學問題的綜合。電磁感應中切電磁感應問題與力學問題的綜合。電磁感應中切割磁感線的導體要運動，感應電流又要遭到安培力的割磁感線的導體要運動，感應電流又要遭到安培力的作用，因此，電磁感應問題又往往和力學問題聯(lián)絡在作用，因此，電磁感應問題又往往和力學問題聯(lián)絡在一同，處理電磁感應中的力學問題，一方面要思索電一同，處理電磁感應中的力學問題，一方面要思索電磁學中的有關規(guī)律；另

6、一方面還要思索力學中的有關磁學中的有關規(guī)律；另一方面還要思索力學中的有關規(guī)律，要將電磁學和力學的知識綜合起來運用。規(guī)律，要將電磁學和力學的知識綜合起來運用。電磁感應的過程，同時總伴隨著能量的轉化和守電磁感應的過程，同時總伴隨著能量的轉化和守恒，當外力抑制安培力做功的過程就是將其他方恒，當外力抑制安培力做功的過程就是將其他方式的能轉化為電能的過程；當安培力做正功時，式的能轉化為電能的過程；當安培力做正功時，就有電能轉化為其它方式的能。仔細分析電磁感就有電能轉化為其它方式的能。仔細分析電磁感應過程中的能量轉化，熟練地運用能量轉化與守應過程中的能量轉化，熟練地運用能量轉化與守恒定律是求解較復雜的電磁

7、感應問題常用的簡便恒定律是求解較復雜的電磁感應問題常用的簡便方法。方法。3、電磁感應問題與能量問題的綜合。、電磁感應問題與能量問題的綜合。2電磁感應中的動力學分析和能量分析電磁感應中的動力學分析和能量分析切割磁感線的導體作為一個電磁學研討對象有感應電切割磁感線的導體作為一個電磁學研討對象有感應電動勢、感應電流、兩端電壓、電流做功、電阻發(fā)熱等動勢、感應電流、兩端電壓、電流做功、電阻發(fā)熱等問題；作為一個力學對象有受力、加速度、動能、能問題；作為一個力學對象有受力、加速度、動能、能量及其變化等問題；所以電磁感應和力學知識發(fā)生聯(lián)量及其變化等問題；所以電磁感應和力學知識發(fā)生聯(lián)絡是必然的。由于這類問題中物

8、理過程比較復雜，形絡是必然的。由于這類問題中物理過程比較復雜，形狀變化過程中變量比較多，關鍵是能抓住形狀變化過狀變化過程中變量比較多，關鍵是能抓住形狀變化過程中變量程中變量“變的特點和規(guī)律，從而確定形狀變化過變的特點和規(guī)律，從而確定形狀變化過程中的臨界點，求解時留意從動量、能量的觀念出發(fā)，程中的臨界點，求解時留意從動量、能量的觀念出發(fā)，運用相應的規(guī)律進展分析和解答。運用相應的規(guī)律進展分析和解答。三、方法解析三、方法解析1電磁感應中的電路分析。在電磁感應中電磁感應中的電路分析。在電磁感應中, 切割磁切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢

9、，那么該導體或回路就相當于電源。將它們接動勢，那么該導體或回路就相當于電源。將它們接上電容器可以使電容器充電；將它們接上電阻或用上電容器可以使電容器充電；將它們接上電阻或用電器可以對用電器供電。電器可以對用電器供電。穿過閉合回路的磁場加強，在回路中產生了電動勢。穿過閉合回路的磁場加強，在回路中產生了電動勢。這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場，由感這種由于磁場的變化而激發(fā)的電場叫感生電場，由感生電場產生的感應電動勢，叫做感生電動勢。生電場產生的感應電動勢，叫做感生電動勢。3、感生電動勢和動生電動勢：、感生電動勢和動生電動勢：一段導體切割磁感線運動時相當于一個電源，這時一段導體切割磁感線運動

10、時相當于一個電源，這時非靜電力與洛倫茲力有關。由于導體運動而產生的非靜電力與洛倫茲力有關。由于導體運動而產生的電動勢叫動生電動勢。電動勢叫動生電動勢。014.山東泰安市山東泰安市07年第一輪質量檢測年第一輪質量檢測13 13如下圖，光滑矩形斜面如下圖，光滑矩形斜面ABCD的傾角的傾角=30，在其上放置一矩形金屬線框在其上放置一矩形金屬線框abcd，ab的邊長的邊長L1=1m，bc的邊長的邊長L2=0.6m，線框的質量，線框的質量m=1kg，電阻，電阻R=0.1，線框經過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平線框經過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平行且接近；重物質量行且接近；重物質量M=2

11、kg，離地面的高度為，離地面的高度為H= 4.8m；斜面上；斜面上efgh區(qū)域是有界勻強磁場，方向垂直于區(qū)域是有界勻強磁場，方向垂直于斜面向上；知斜面向上；知AB到到ef的間隔為的間隔為S1=4.2m，ef到到gh的間的間隔隔S2=0.6m，gh到到CD的間隔為的間隔為S3=3.8m，取，取g =10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止；現(xiàn)讓線框從靜止開場運動開場時辰，開場運動開場時辰，cd與與AB邊重合，發(fā)現(xiàn)線框邊重合，發(fā)現(xiàn)線框勻速穿過勻強磁場區(qū)域，勻速穿過勻強磁場區(qū)域，gH=4.8me dBCDMbhAQPacf求：求：1線框進入磁場時的速度線框進入磁場時的速度v0；2efgh區(qū)域內勻強磁場的磁感應強

12、度區(qū)域內勻強磁場的磁感應強度B； 3線框在經過磁場區(qū)域過程中產生的焦耳熱線框在經過磁場區(qū)域過程中產生的焦耳熱Q； 4畫出線框從開場運動到畫出線框從開場運動到ab邊與邊與CD邊重合過程邊重合過程中線框的速度中線框的速度時間圖象。時間圖象。t/sv/ms-100.51.01.52.02.04.06.0解：解： 1設設ab進入磁場時速度為進入磁場時速度為v0，由機械能守恒得，由機械能守恒得 20212121v )mM(sin)LS(mg)LS(Mg m/s61250260241022210 ).)(.(mM)sinmM)(LS(gv 2ab在磁場中運動所受安培力在磁場中運動所受安培力RvLBBILF

13、02121 sinmgFMg T50T61010502101.).(vRg)sinmM(LB 3由能量守恒：由能量守恒：J182222 sinSmgSMgQ4ab邊分開邊分開ef的時間為為：的時間為為：s2166322021211.v)LS(vLSt 線框進入磁場后，做勻速直線運動，直到線框進入磁場后，做勻速直線運動，直到cd邊分開邊分開gh的時間為：的時間為：s206212022.vLt 標題標題t/sv/ms-100.51.01.52.02.04.06.0此時此時M剛好著地，細繩松弛，線框繼續(xù)向上做減速運剛好著地，細繩松弛，線框繼續(xù)向上做減速運動，直到線框的動，直到線框的cd邊分開邊分開C

14、D線。其加速度大小為：線。其加速度大小為：23m/s5 singmsinmga設線框設線框cd邊分開邊分開CD的速度為的速度為v12021332vv)LS(a m/s22352362233201 .)LS(avvs805263103.avvt 整個過程的速度整個過程的速度時間時間圖象如下圖圖象如下圖: : 標題標題第第2頁頁049.西安市重點中學西安市重點中學2019屆屆4月份理綜試題月份理綜試題19 19、兩個沿程度方向且磁感應強度大小均為、兩個沿程度方向且磁感應強度大小均為B的的有程度邊境的勻強磁場，如下圖，磁場高度均為有程度邊境的勻強磁場，如下圖，磁場高度均為L一個框面與磁場方向垂直、質

15、量為一個框面與磁場方向垂直、質量為m、電阻為、電阻為R、邊長為邊長為L的正方形金屬框的正方形金屬框abcd，從某一高度由靜止，從某一高度由靜止釋放，當釋放，當ab邊剛進入第一個磁場時，金屬框恰好做邊剛進入第一個磁場時，金屬框恰好做勻速直線運動；當勻速直線運動；當ab邊下落到邊下落到GH和和JK之間的某位之間的某位置時，又恰好開場做勻速直線運動整個過程空氣置時，又恰好開場做勻速直線運動整個過程空氣阻力不計阻力不計 求金屬框從求金屬框從ab邊開場進入第一個邊開場進入第一個 磁場至剛剛到達第二個磁場下邊境磁場至剛剛到達第二個磁場下邊境 JK過程中產生的熱量過程中產生的熱量QLLKEFGHJdabc解

16、：解： 設設ab邊剛進入第一個磁場時的速度為邊剛進入第一個磁場時的速度為v1、安培、安培力為力為F1，因框作勻速運動，有，因框作勻速運動，有LLKEFGHJdabcF1mgmgF1BI1L REI11 EBLv1 由由、可得可得221LBmgRv 設設ab邊到達邊到達GH和和JK的之間某位置時，線框的速度為的之間某位置時，線框的速度為v2、ab邊的安培力為邊的安培力為F2、cd邊的安培力為邊的安培力為F3，LLKEFGHJdabcF2F3mgF2F3 mg2F22BI2L REI22 222BLvtE 由由、得得2212441LBmgRvv 標題標題 線框線框ab從開場進入第一個磁場上邊境至剛

17、剛到達從開場進入第一個磁場上邊境至剛剛到達第二個磁場下邊境第二個磁場下邊境JK的過程，由能量守恒得：的過程，由能量守恒得：222121221mvQmgLmv 由由、得：得：mgLLBRgmQ2321544223 標題標題第第2頁頁059.江蘇南通市江蘇南通市2019屆第三次調研測試屆第三次調研測試13 1314分如下圖，兩足夠長平行光滑的金屬導分如下圖，兩足夠長平行光滑的金屬導軌軌MN、PQ相距為相距為L，導軌平面與程度面夾角，導軌平面與程度面夾角30，導軌上端跨接一定值電阻，導軌上端跨接一定值電阻R，導軌電阻不，導軌電阻不計整個安裝處于方向豎直向上的勻強磁場中，長計整個安裝處于方向豎直向上的

18、勻強磁場中，長為為L的金屬棒的金屬棒cd垂直于垂直于MN、PQ放置在導軌上，且放置在導軌上，且與導軌堅持電接觸良好，金屬棒的質量為與導軌堅持電接觸良好，金屬棒的質量為m、電阻、電阻為為r，重力加速度為，重力加速度為g，現(xiàn)將，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，當金金屬棒由靜止釋放，當金屬棒沿導軌下滑間隔為屬棒沿導軌下滑間隔為s時，時，速度到達最大值速度到達最大值vm求：求：MPQcNdRB1金屬棒開場運動時的加速度大??；金屬棒開場運動時的加速度大?。?勻強磁場的磁感應強度大??；勻強磁場的磁感應強度大小；3金屬棒沿導軌下滑間隔為金屬棒沿導軌下滑間隔為s的過程中，電阻的過程中，電阻R上產生的電熱上產生的電熱解：

19、解：1金屬棒開場運動時的加速度大小為金屬棒開場運動時的加速度大小為a，由牛頓第二定律有由牛頓第二定律有masinmg 解得解得 singa 2設勻強磁場的磁感應強度大小為設勻強磁場的磁感應強度大小為B，那么金，那么金屬棒到達最大速度時屬棒到達最大速度時產生的電動勢產生的電動勢 cosBLvEm 回路中產生的感應電流回路中產生的感應電流 rREI 金屬棒棒所受安培力金屬棒棒所受安培力 BILF cd棒所受合外力為零時，下滑的速度到達最大，那么棒所受合外力為零時，下滑的速度到達最大，那么 sinmgcosF 由由式解得式解得 mv)rR(mgLB321 標題標題3設電阻設電阻R上產生的電熱為上產生

20、的電熱為Q，整個電路產生，整個電路產生的電熱為的電熱為Q總，那么總，那么總總Qmvsinmgsm 221 總總QrRRQ 由由式解得式解得）（rR)vgs(mRQm 22標題標題第第2頁頁061.北京西城區(qū)北京西城區(qū)2019年年5月抽樣月抽樣23 2318分如下圖，螺線管與相距分如下圖，螺線管與相距L的兩豎直放置的兩豎直放置的導軌相連，導軌處于垂直紙面向外、磁感應強度為的導軌相連，導軌處于垂直紙面向外、磁感應強度為B0的勻強磁場中。金屬桿的勻強磁場中。金屬桿ab垂直導軌，桿與導軌接觸垂直導軌，桿與導軌接觸良好，并可沿導軌無摩擦滑動。螺線管橫截面積為良好，并可沿導軌無摩擦滑動。螺線管橫截面積為S

21、，線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù)為N，電阻為，電阻為R1，管內有程度向左的變化磁，管內有程度向左的變化磁場。知金屬桿場。知金屬桿ab的質量為的質量為m，電阻為，電阻為R2，重力加速度，重力加速度為為g不計導軌的電阻，不計導軌的電阻，不計空氣阻力，忽略螺線管不計空氣阻力，忽略螺線管磁場對桿磁場對桿ab的影響。的影響。aBbB01為使為使ab桿堅持靜止，求經過桿堅持靜止，求經過ab的電流的大小的電流的大小和方向；和方向；2當當ab桿堅持靜止時，求螺線管內磁場的磁感桿堅持靜止時，求螺線管內磁場的磁感應強度應強度B的變化率；的變化率；3假設螺線管內方向向左的磁場的磁感應強度假設螺線管內方向向左的磁場的磁感應強度的

22、變化率的變化率 k0。將金屬桿。將金屬桿ab由靜止釋由靜止釋放放,桿將向下運動。當桿的速度為桿將向下運動。當桿的速度為v時，仍在向下時，仍在向下做加速運動。求此時桿的加速度的大小做加速運動。求此時桿的加速度的大小, 設導軌足設導軌足夠長夠長.ktB 解：解： 1以以ab為研討對象，根據(jù)平衡條件為研討對象，根據(jù)平衡條件 mg = B0I L求出求出LBmgI0 經過經過ab桿電流方向為由桿電流方向為由b到到a 2根據(jù)法拉第電磁感應定律根據(jù)法拉第電磁感應定律 tBNStNE 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律 21RREI 求出求出 LNSBRRmgtB021)( 標題標題3根據(jù)法拉第電磁感應定律根據(jù)法拉第

23、電磁感應定律NSktBNSE 1ab桿切割磁感線產生的電動勢桿切割磁感線產生的電動勢E2 = B0Lv總電動勢總電動勢 E總總 = E1 + E2感應電流感應電流21總RREI 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律maFmg 安培力安培力 F = B0 I L 求出求出 )()(2100RRmLvBNSkLBga 標題標題第第2頁頁062.北京市海淀區(qū)二模反響題北京市海淀區(qū)二模反響題2323高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖1是焊接的是焊接的原理表示圖。將半徑為原理表示圖。將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變

24、化電流，線件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產生垂直于工件所在平面的勻強磁場，磁感應強度圈產生垂直于工件所在平面的勻強磁場，磁感應強度B隨時間隨時間t 的變化規(guī)律如圖的變化規(guī)律如圖2所示，所示，t=0時辰磁場方向垂時辰磁場方向垂直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長度上的直線圈所在平面向外。工件非焊接部分單位長度上的電阻電阻R0=1.010-3 m-1，焊縫處的接觸電阻為工，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的件非焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計倍，焊接的縫寬非常小，不計溫度變化對電阻的影響。溫度變化對電阻的影響。rO待焊接工件待焊接工件焊縫焊縫線圈線圈接高頻電源接

25、高頻電源圖圖11求環(huán)形金屬工件中感應電流的大小，在圖求環(huán)形金屬工件中感應電流的大小，在圖3中畫中畫出感應電流隨時間變化的出感應電流隨時間變化的i-t 圖象以逆時針方向電流圖象以逆時針方向電流為正；為正；2求環(huán)形金屬工件中感應電流的有效值；求環(huán)形金屬工件中感應電流的有效值；3求求t=0.30s內電流經過焊接處所產生的焦耳熱內電流經過焊接處所產生的焦耳熱圖圖2圖圖30i/A24791368t/10-2s52.00B/Tt/10-2s2 358-2.014796解：解：1環(huán)形金屬工件電阻為環(huán)形金屬工件電阻為R=2rR0+92rR0=20rR0=6.2810-3在在0-2T/3時間內的感應電動勢為時間

26、內的感應電動勢為 V2862.rtBE 電流為電流為A10013 .REI由楞次定律得到電流方向逆時針，由楞次定律得到電流方向逆時針，I-t關系圖象如圖關系圖象如圖4所示所示.1357圖圖4i/A0t/10-2s246891000標題標題2設環(huán)形金屬工件中電流的有效值為設環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I效，在一個效，在一個周期內周期內 3222效TRIRTI 解得：解得：816AA361000效 I3在在t=0.30s內電流經過焊接處所產生的焦耳熱為內電流經過焊接處所產生的焦耳熱為 而而 R=92rR0=5.6510-3解得：解得：Q=I2Rt1.13103J標題標題第第2頁頁065.08年南京

27、一中第三次模擬年南京一中第三次模擬151515分如下圖，光滑的平行程度金屬導軌分如下圖，光滑的平行程度金屬導軌MN、PQ相距相距L，在，在M點和點和P點間銜接一個阻值為點間銜接一個阻值為R的電阻，在兩導軌間的電阻，在兩導軌間cdfe矩形區(qū)域內有垂直導軌平矩形區(qū)域內有垂直導軌平面豎直向上、寬為面豎直向上、寬為d的勻強磁場，磁感應強度為的勻強磁場，磁感應強度為B。一質量為一質量為m、電阻為、電阻為r、長度也剛好為、長度也剛好為L的導體棒的導體棒ab垂直擱在導軌上，與磁場左邊境相距垂直擱在導軌上，與磁場左邊境相距d0?，F(xiàn)用一個。現(xiàn)用一個程度向右的力程度向右的力F拉棒拉棒ab，使它由靜止開場運動，棒，

28、使它由靜止開場運動，棒ab分開磁場前已做勻速分開磁場前已做勻速直線運動，棒直線運動，棒ab與導軌與導軌一直堅持良好接觸，導一直堅持良好接觸，導軌電阻不計，軌電阻不計，RMNPQabcdefd0dBFOx F 隨隨 ab 與初始位置的間隔與初始位置的間隔 x 變化的情況如圖，變化的情況如圖，F(xiàn)0知。求：知。求：1棒棒ab分開磁場右邊境時的速度。分開磁場右邊境時的速度。2棒棒ab經過磁場區(qū)域的過程中整個回路產生的焦經過磁場區(qū)域的過程中整個回路產生的焦耳熱。耳熱。3試證明：棒試證明：棒ab經過磁場區(qū)域的過程中，經過電經過磁場區(qū)域的過程中，經過電阻阻R的電量與拉力的電量與拉力F的大小無關。的大小無關。

29、 F0 xF02F0d0d0+d解解:1 設分開右邊境時棒設分開右邊境時棒ab速度為速度為v，那么有，那么有 BLv rRI 020 BILF解得：解得： 2202LB)rR(Fv 2在在ab棒運動的整個過程中，根據(jù)動能定理：棒運動的整個過程中，根據(jù)動能定理： 000122dFFW 0212201 mvWdFW安安由功能關系：由功能關系： 安安電電WE 解得：解得： 4422000電2223LB)rR(mF)dd(FE 標題標題3tBLdtE rREI rRBLdtIq 所以，經過電阻所以，經過電阻R的電量與拉力的電量與拉力F的大小無關。的大小無關。標題標題第第2頁頁064. 08年福建省十大

30、名校高考模擬試題年福建省十大名校高考模擬試題16 1615分如下圖，在方向豎直向上、磁感應強分如下圖，在方向豎直向上、磁感應強度為度為B的勻強磁場中，有兩條相互平行且相距的勻強磁場中，有兩條相互平行且相距L的光的光滑金屬導軌滑金屬導軌P1P2P3 Q1Q2Q3，兩導軌間用阻值為，兩導軌間用阻值為R的電阻銜接，導軌的電阻銜接，導軌P2P3、Q2Q3在同一程度面上，在同一程度面上，P2Q2P2P3，傾斜導軌和程度導軌均用相切的一小，傾斜導軌和程度導軌均用相切的一小段光滑圓弧銜接，其長度可以略去不計。在傾角為段光滑圓弧銜接，其長度可以略去不計。在傾角為 的斜導軌的斜導軌P1P2- Q1Q2上上放置一

31、根質量為放置一根質量為m的細金的細金屬桿屬桿AB，桿，桿AB一直垂直一直垂直于導軌并與導軌堅持良好于導軌并與導軌堅持良好接觸。接觸。hBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC現(xiàn)用沿現(xiàn)用沿P1P2方向的拉力方向的拉力F施加于桿施加于桿AB，使桿，使桿AB在高在高h處由靜止開場向下做勻加速直線運動，當桿處由靜止開場向下做勻加速直線運動，當桿AB運運動到動到P2Q2處時撤去拉力，最終在處時撤去拉力，最終在CD處停下，測得處停下，測得CD與與P2Q2之間的間隔為之間的間隔為s不計導軌和桿不計導軌和桿AB的電阻，的電阻，不計空氣阻力。求：不計空氣阻力。求： 桿桿AB下滑的過程中經過電阻下滑的過程中經過電阻

32、R的電荷量的電荷量q； 桿桿AB運動到運動到P2Q2處時的速度大小處時的速度大小v 回路中的最大感應回路中的最大感應電流電流Im和桿和桿AB在斜導軌在斜導軌上的加速度大小上的加速度大小ahBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC解：解： 設桿設桿AB下滑過程中所用的時間為下滑過程中所用的時間為t那么下那么下滑過程中的平均感應電動勢滑過程中的平均感應電動勢tE 平均電流平均電流 REI 又又 tIq 由由解得解得Rq 而而 cotLhB 由由可得可得RcotBLhq 標題標題 設桿設桿AB在在P2Q2處的速度大小為處的速度大小為v。在程度導軌。在程度導軌上運動的過程中，由動量定理得上運動的過程中，

33、由動量定理得mvtLIB 又又 tIq 與與式同理可得式同理可得 RBLsRq 由由解得解得 mRsLBv22 標題標題第第2頁頁桿桿AB運動到程度軌道的運動到程度軌道的P2Q2處時，回路中的感應處時，回路中的感應電流最大。電流最大。BLvEm 233mRsLBREImm 下滑過程有下滑過程有 sinhav 22hRmsinsLBhsinva22244222 hBAP2P1P3Q2Q1Q3BRFDC標題標題第第2頁頁第第3頁頁052.2019年北京東城區(qū)第一次模擬試題年北京東城區(qū)第一次模擬試題24 2420分如下圖，兩根完全一樣的光滑金屬導軌分如下圖，兩根完全一樣的光滑金屬導軌OP、OQ固定在

34、程度桌面上，導軌間的夾角為固定在程度桌面上，導軌間的夾角為74，導軌單位長度的電阻為導軌單位長度的電阻為r00.10/m。導軌所在空間。導軌所在空間有垂直于桌面向下的勻強磁場，且磁場隨時間變化，有垂直于桌面向下的勻強磁場，且磁場隨時間變化，磁場的磁感應強度與時間磁場的磁感應強度與時間t的關系為的關系為B=k/t ，其中比，其中比例系數(shù)例系數(shù)k2Ts。將電阻不計的金屬桿。將電阻不計的金屬桿MN放置在程度放置在程度桌面上，在外力作用下，桌面上，在外力作用下，t0時辰金屬桿以恒定速度時辰金屬桿以恒定速度v2m/s從從O點開場向右滑動。在滑動過程中堅持點開場向右滑動。在滑動過程中堅持MN垂垂直于兩導軌

35、間夾角的平分線，且與導軌接觸良好。直于兩導軌間夾角的平分線，且與導軌接觸良好。知導軌和金屬桿均足夠長，知導軌和金屬桿均足夠長，sin370.6，cos370.8求求:1在在t=6.0s時時,回路中的感應電動勢的大小回路中的感應電動勢的大小;2在在t=6.0s時時,金屬桿金屬桿MN所受安培力的大小所受安培力的大小;3在在t6.0s時時,外力對金屬桿外力對金屬桿MN所做功的功率。所做功的功率。解：解：MBONPQv 1經時間經時間t 時，金屬桿切割磁感線的有效長度為時，金屬桿切割磁感線的有效長度為ttanvtL322 回路所圍的面積為回路所圍的面積為232tvtLS 回路的總電阻為回路的總電阻為t

36、.cosvtrR50220 解法一：解法一： 金屬桿有效長度切割磁感線產生感金屬桿有效長度切割磁感線產生感應電動勢大小為：應電動勢大小為：E1BLv12V V62 StBE根據(jù)楞次定律可判別其感應電動勢產生感應電流的根據(jù)楞次定律可判別其感應電動勢產生感應電流的方向為順時針方向為順時針由由兩式可得回路中的感應電動勢的大小兩式可得回路中的感應電動勢的大小E=E1+E2=6V 產生感應電流的方向為逆時針。產生感應電流的方向為逆時針。 產生感應電流的方向為逆時針。產生感應電流的方向為逆時針。標題標題解法二：解法二： 23tS,tkB ktttkBS332 Vk)kt(62333 標題標題第第2頁頁解法

37、三：解法三： SB V)(SBSB)SB(6126 闡明：闡明： Vkttk)t(tkSBE1262332 動動Vktt )(kt(tkSBE63313222 ）（感感故故t=6s時，回路中感應電動勢應為時，回路中感應電動勢應為 V6612 )(E標題標題第第2頁頁第第3頁頁2金屬桿金屬桿MN所受安培力的大小為所受安培力的大小為F安安=BIL 由閉合電路歐姆定律可知回路中的電流由閉合電路歐姆定律可知回路中的電流REI 聯(lián)立聯(lián)立得得F安安=12N 3外力對金屬桿外力對金屬桿MN所做功的功率為所做功的功率為P外外F外外v 由于金屬桿由于金屬桿MN以恒定速度向右滑動有以恒定速度向右滑動有 F安安=F

38、外外 聯(lián)立聯(lián)立 、 、 解得解得 P外外=122=24W 標題標題第第2頁頁第第3頁頁第第4頁頁066.珠海市珠海市2019年高考模擬考試年高考模擬考試19 1918分如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌分如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ相距相距L，在，在M點和點和P點間接一個阻值為點間接一個阻值為R的的電阻，在兩導軌間電阻，在兩導軌間 OO1O1 O 矩形區(qū)域內有垂直矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為導軌平面向里、寬為d的勻強磁場，磁感應強度為的勻強磁場，磁感應強度為B一質量為一質量為m，電阻為，電阻為r的導體棒的導體棒ab垂直擱在導軌垂直擱在導軌上，與磁場上邊邊境相距上，與磁場上邊邊

39、境相距d0現(xiàn)使現(xiàn)使ab棒由靜止開場釋放，棒棒由靜止開場釋放，棒ab在分開在分開磁場前曾經做勻速直線運動棒磁場前曾經做勻速直線運動棒ab與導軌一直堅持良好的電接觸且下與導軌一直堅持良好的電接觸且下落過程中一直堅持程度，導軌電阻落過程中一直堅持程度，導軌電阻不計求：不計求：RPMabd0dOO1O1QNOB1棒棒ab在分開磁場下邊境時的速度；在分開磁場下邊境時的速度；2棒棒ab在經過磁場區(qū)的過程中產生的焦耳熱；在經過磁場區(qū)的過程中產生的焦耳熱；3試分析討論試分析討論ab棒進入磁場后能夠出現(xiàn)的運動棒進入磁場后能夠出現(xiàn)的運動情況情況解解:1 設設ab棒分開磁場邊境前做勻速運動的速度為棒分開磁場邊境前做

40、勻速運動的速度為v，產生的電動勢為，產生的電動勢為E = BLv電路中電流電路中電流 rREI 對對ab棒，由平衡條件得棒，由平衡條件得mgBIL = 0解得解得22LB)rR(mgv (2) 由能量守恒定律：由能量守恒定律：2021mvE)dd(mg 電解得：解得：4422302LB)rR(gm)dd(mgE 電2442230棒電LB)rR(gm)dd(mgrRrE 標題標題3設棒剛進入磁場時的速度為設棒剛進入磁場時的速度為v0，由，由20021mvmgd 得得002gdv 棒在磁場中勻速時速度為棒在磁場中勻速時速度為22LB)rR(mgv 那么：那么：442202LB)rR(gmd 當當v

41、0=v，即，即 時，時，棒進入磁場后做勻速直線運動棒進入磁場后做勻速直線運動442202LB)rR(gmd 當當v0 v，即，即 時，時，棒進入磁場后做先加速后勻速直線運動棒進入磁場后做先加速后勻速直線運動442202LB)rR(gmd 當當v0v，即，即 時，時，棒進入磁場后做先減速后勻速直線運動棒進入磁場后做先減速后勻速直線運動 標題標題第第2頁頁gk004.2019年高考物理上海卷年高考物理上海卷24 2414分如下圖，豎直平面內有一半徑為分如下圖，豎直平面內有一半徑為r、電、電阻為阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在、粗細均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處處與間隔為與間隔為2r、電

42、阻不計的平行光滑金屬導軌、電阻不計的平行光滑金屬導軌ME、NF相接，相接，EF之間接有電阻之間接有電阻R2，知，知R112R，R24R。在在MN上方及上方及CD下方有程度方向的勻強磁場下方有程度方向的勻強磁場I和和II，磁，磁感應強度大小均為感應強度大小均為B?，F(xiàn)有質量為?，F(xiàn)有質量為m、電阻不計、電阻不計rhBACDBEFR2R1baMN的導體棒的導體棒ab，從半圓環(huán)的最高點，從半圓環(huán)的最高點A處處由靜止下落，在下落過程中導體棒一由靜止下落，在下落過程中導體棒一直堅持程度，與半圓形金屬環(huán)及軌道直堅持程度，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，設平行導軌足夠長。知導接觸良好，設平行導軌足夠長。知導體棒下

43、落體棒下落r/2時的速度大小為時的速度大小為v1，下落，下落到到MN處時的速度大小為處時的速度大小為v2。1求導體棒求導體棒ab從從A處下落處下落r/2時的加速度大小；時的加速度大??；2假設導體棒假設導體棒ab進入磁場進入磁場II后棒中電流大小一后棒中電流大小一直不變，求磁場直不變，求磁場I和和II這間的間隔這間的間隔h和和R2上的電功上的電功率率P2；3假設將磁場假設將磁場II的的CD邊境略微下移，導體棒邊境略微下移，導體棒ab進入磁場進入磁場II時的速度大小為時的速度大小為v3，要使其在外力，要使其在外力F作作用下做勻加速直線運動，加速度大小為用下做勻加速直線運動，加速度大小為a，求所加，

44、求所加外力外力F隨時間變化的關系式。隨時間變化的關系式。解：解：1以導體棒為研討對象，棒在磁場以導體棒為研討對象，棒在磁場I中切割磁感線，棒中切割磁感線，棒中產消費生感應電動勢，導體棒中產消費生感應電動勢，導體棒ab從從A下落下落r/2時，導時，導體棒在重力與安培力作用下做加速運動，由牛頓第二體棒在重力與安培力作用下做加速運動，由牛頓第二定律，得定律，得，rL,maLBImg3式中1 ，總11總1113RvrBREI 式中式中 ,RRRRR4412642總1 由以上各式可得到由以上各式可得到 ,RmvrBga431221 標題標題2當導體棒當導體棒ab經過磁場經過磁場II時，假設安培力恰好時，

45、假設安培力恰好等于重力，棒中電流大小一直不變，即等于重力，棒中電流大小一直不變，即 ,RvrBrRvrBBrBImgtt并22并4222 式中式中,RRRRR3412482并 解得解得,rBmgRrBmgRvt2222并434 導體棒從導體棒從MN到到CD做加速度為做加速度為g的勻加速直線運動，有的勻加速直線運動，有,ghvvt2222 得得 ,gvrBgmRh2329224422 標題標題第第2頁頁此時導體棒重力的功率為此時導體棒重力的功率為,rBRgmmgvPtG222243 根據(jù)能量守恒定律，此時導體棒重力的功率全部轉根據(jù)能量守恒定律，此時導體棒重力的功率全部轉化為電路中的電功率，即化為

46、電路中的電功率，即所以，所以， ,rBRgmPPPPG222221電43 ,rBRgmPPG2222216343 標題標題第第2頁頁第第3頁頁(3)設導體棒設導體棒ab進入磁場進入磁場II后經過時間后經過時間t的速度大小為的速度大小為tv 此時安培力大小為此時安培力大小為RvrBFt3422 由于導體棒由于導體棒ab做勻加速直線運動，有做勻加速直線運動，有atvvt 3根據(jù)牛頓第二定律，有根據(jù)牛頓第二定律，有,maFmgF 即即,maR)atv(rBmgF 34322由以上各式解得由以上各式解得,mgmaR)atv(rBF 34322標題標題第第2頁頁第第3頁頁第第4頁頁gk005.2019年

47、高考江蘇卷年高考江蘇卷15 棒棒b棒棒a磁場區(qū)域磁場區(qū)域1 B磁場區(qū)域磁場區(qū)域2 B磁場區(qū)域磁場區(qū)域3 B磁場區(qū)域磁場區(qū)域4 B磁場區(qū)域磁場區(qū)域5 Bd1d2d2d2d2d1d1d115、16分如下圖，間距為分如下圖，間距為l的兩條足夠長的平行的兩條足夠長的平行金屬導軌與程度面的夾角為金屬導軌與程度面的夾角為，導軌光滑且電阻忽略，導軌光滑且電阻忽略不計場強為不計場強為B的條形勻強磁場方向與導軌平面垂直，的條形勻強磁場方向與導軌平面垂直，磁場區(qū)域的寬度為磁場區(qū)域的寬度為d1，間距為，間距為d2兩根質量均兩根質量均為為m、有效電阻均為、有效電阻均為R的導體棒的導體棒a和和b放在放在導軌上，并與導導

48、軌上，并與導軌垂直設軌垂直設重力加速度重力加速度為為g假設假設a進入第進入第2個磁場區(qū)域時，個磁場區(qū)域時，b以與以與a同樣的速度進同樣的速度進入第入第1個磁場區(qū)域，求個磁場區(qū)域，求b穿過第穿過第1個磁場區(qū)域過程中添個磁場區(qū)域過程中添加的動能加的動能Ek；假設假設a進入第進入第2個磁場區(qū)域時，個磁場區(qū)域時，b恰好分開第恰好分開第1個磁場個磁場區(qū)域；以后區(qū)域；以后a分開第分開第2個磁場區(qū)域時，個磁場區(qū)域時，b 又恰好進入第又恰好進入第2個磁場區(qū)域且個磁場區(qū)域且ab在恣意一個磁場區(qū)域或無磁場在恣意一個磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運動時間均相等求區(qū)域的運動時間均相等求a穿過第穿過第2個磁場區(qū)域過程個磁場區(qū)域過程中，兩導體棒產生的總焦耳熱中，兩導體棒產生的總焦耳熱Q；對于第對于第問所述的運動情況，求問所述的運動情況，求a穿出第穿出第k個磁場區(qū)個磁場區(qū)域時的速率域時的速率v 解：解：a和和b不受安培力作用，由機械能守恒得不受安培力作用，由機械能守恒得 sinmgdEk1 設導體棒剛進入無磁場區(qū)域時的速度為設導體