高三物理一輪復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)：電磁感應(yīng)

《電磁感應(yīng)》復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：熟練掌握磁通量及其變化的計(jì)算方法，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，深刻理解楞次定律并能夠熟練、靈活應(yīng)用。2、過程與方法：通過教師的引導(dǎo)，一起重新整理知識脈絡(luò)，從而加深對本章本節(jié)知識內(nèi)容的理解；同時(shí)，通過對練習(xí)題的'歸類分析，從而加深對楞次定律的理解。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生深入學(xué)習(xí)本章的興趣和信心。教學(xué)重難點(diǎn)1、磁通量及其變化；2、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件；3、楞次定律、右手定則的理解和應(yīng)用教學(xué)過程考向1電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律【真題探究】試題：如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交變電流i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢A．在時(shí)為零B．在時(shí)改變方向C．在時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D．在時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向?qū)忣}指導(dǎo)：長直導(dǎo)線PQ中通有正弦交變電流，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生同頻率變化的磁場，導(dǎo)線框R中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可求感應(yīng)電動勢的大小。根據(jù)楞次定律可判斷導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢的方向。素養(yǎng)解碼：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢的大小和應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向。題中涉及到兩個(gè)可見的實(shí)際物體即導(dǎo)線PQ和導(dǎo)線框R，而研究的問題是導(dǎo)線PQ中的電流產(chǎn)生的磁場和導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流的磁場二者的關(guān)系，磁場是看不見摸不著的，但磁場是客觀存在的特殊物質(zhì)，這考查了物理思維中的物質(zhì)觀念。導(dǎo)線框R中感應(yīng)電流的磁場總要阻礙導(dǎo)線PQ中電流產(chǎn)生的磁場的變化，反應(yīng)了兩個(gè)磁場之間存在相互作用，這考查了物理思維中的相互作用觀念。原電流的磁場變化越快，導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢就越大，即原電流的變化是導(dǎo)線框R中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，導(dǎo)線框R中的電能是通過磁場的相互作用從導(dǎo)線PQ中轉(zhuǎn)移而來的，這考查了物理思維中的能量觀念。解析：導(dǎo)線中通有向上的電流時(shí)，根據(jù)右手定則可知電流在線框處的產(chǎn)生磁場的方向向里。由圖可知，在時(shí)刻，電流的變化率為0，電流產(chǎn)生的磁場的變化率為0，則線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流為0，且在感應(yīng)電流為0的時(shí)刻，感應(yīng)電流的方向會發(fā)生變化，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤。結(jié)合正弦曲線變化的特點(diǎn)可知，當(dāng)PQ中的電流為0時(shí)，電流的變化率最大，則電流產(chǎn)生的磁場的變化率最大，所以在時(shí)刻時(shí)或t=T時(shí)刻線框內(nèi)磁通量的變化率最大，因而產(chǎn)生的電動勢最大；在時(shí)刻，導(dǎo)線右側(cè)向里的磁場減小，由楞次定律可知，線框R內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場的方向也向里，根據(jù)安培定則可知，電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。同理可知，在t=T時(shí)刻感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。

答案：AC?！驹瓌?chuàng)好題1】試題：某科技館利用電磁爐展示了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將鋁箔剪成一個(gè)圓盤，中間剪一個(gè)與衛(wèi)生紙圓筒一樣大小的圓洞。把衛(wèi)生紙圓筒立在電磁爐中央，把鋁箔圓盤套在圓筒上面。打開電磁爐開關(guān)，可以看到圓盤浮上來了，好像要飛起來一樣。以下說法正確的是A．鋁箔圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場與電磁爐的磁場方向相反C．改變交流電的頻率，不影響實(shí)驗(yàn)效果D．如果把鋁箔換成等質(zhì)量的銅箔做實(shí)驗(yàn)，效果會更明顯創(chuàng)新視角：本題考查了電磁感應(yīng)在生活中的應(yīng)用。電磁爐是現(xiàn)代家庭生活常見的灶具，其主要工作原理利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生變化的磁場，在鐵鍋底部形成渦流從而產(chǎn)生熱量，這個(gè)過程主要是將電能轉(zhuǎn)化為熱能。本題將鋁箔圓盤放在電磁爐上，打開電磁爐開關(guān)，可以看到圓盤浮上來了，好像要飛起來一樣，形象地展示了這種看不見、摸不著的變化的磁場是客觀存在的。圓盤內(nèi)的渦流產(chǎn)生的磁場與電磁爐的磁場方向相反，體現(xiàn)了楞次定律“阻礙”的一種效果，這個(gè)過程將電能不僅轉(zhuǎn)化為圓盤內(nèi)的焦耳熱，還有圓盤的機(jī)械能。解析：電磁爐內(nèi)線圈中通有交流電，產(chǎn)生變化的磁場，穿過鋁箔圓盤的磁通量發(fā)生變化，在鋁箔圓盤上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項(xiàng)A正確。根據(jù)楞次定律，圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場與電磁爐的磁場方向相反，選項(xiàng)B正確。交流電的頻率越高，實(shí)驗(yàn)效果越明顯，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。如果把鋁箔換成等質(zhì)量的銅箔做實(shí)驗(yàn)，銅箔電阻率小，產(chǎn)生渦電流大，效果會更明顯，選項(xiàng)D正確。答案：ABD?！驹瓌?chuàng)好題2】試題：在中央電視臺《加油向未來》節(jié)目中，設(shè)置了一個(gè)“小車砸西瓜”的實(shí)驗(yàn)節(jié)目：現(xiàn)場有三條不同的軌道豎直放置，軌道上半部分4m的長度都為木質(zhì)的，軌道剩余的下半部分分別為銅質(zhì)的、鋁制的和不銹鋼的，軌道底端放置一個(gè)西瓜。三個(gè)軌道頂端分別固定有一個(gè)質(zhì)量為22kg的小車，小車上裝有相同的強(qiáng)力釹鐵硼磁鐵。使小車從高8.8m的軌道頂端自由降落，結(jié)果不銹鋼軌道上下落的小車將西瓜砸碎，另兩個(gè)西瓜完好無損。下列分析判斷正確的是A．小車剛到達(dá)軌道金屬部分瞬間加速度大小相等B．銅質(zhì)軌道上的小車比鋁制軌道上的小車先到達(dá)底端C．不銹鋼軌道和小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量最少D．不銹鋼軌道上下落的下車到達(dá)底端時(shí)重力做的功最多創(chuàng)新視角：本題情境源于電視節(jié)目中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，展示了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中楞次定律的“阻礙”的效果。學(xué)生要從能量的觀念來審視這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，磁鐵與金屬之間的“阻礙”體現(xiàn)的是能量轉(zhuǎn)化的過程，小車損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的電能，而總能量守恒。解析：當(dāng)帶磁鐵的小車到達(dá)軌道金屬部分時(shí)，根據(jù)楞次定律可知，軌道內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場與磁鐵的磁場方向相反，不同材料的電阻率不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電流不同，小車受到的磁場阻力大小不同，故小車剛到達(dá)軌道金屬部分瞬間加速度大小不相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。銅軌道電阻率最小，產(chǎn)生渦電流大，阻礙效果更強(qiáng)，銅質(zhì)軌道上的小車受到的阻力更大，因而銅質(zhì)軌道上的小車比鋁制軌道上的小車后到達(dá)底端，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)能量守恒可知，不銹鋼軌道上的小車最終的動能最大，機(jī)械能損失最少，因而系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量最少，選項(xiàng)C正確。小車在三個(gè)軌道上下落到底端時(shí)的總高度相同，重力做功一樣多，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C?？枷?電磁感應(yīng)的圖象問題【真題探究】試題：（2018．新課標(biāo)2．18）如圖，在同一平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動，線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是審題指導(dǎo)：正方形金屬線框在勻強(qiáng)磁場中勻速運(yùn)動，有兩個(gè)邊同時(shí)切割磁感線，在線框中同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)感應(yīng)電動勢，當(dāng)感應(yīng)電流方向一致時(shí)，兩電動勢相加，當(dāng)感應(yīng)電流方向相反時(shí)，兩電動勢相減。根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流大小，運(yùn)用右手定則判斷電流方向。素養(yǎng)解碼：本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢的大小和應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。題中讓有形的金屬線框在無形的磁場中做切割磁感線的運(yùn)動，這考查了物理思維中的物質(zhì)觀念。金屬線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場總要阻礙金屬線框中原磁通量的變化，且線框受到的安培力總要阻礙線框與原磁場之間的相對運(yùn)動，這考查了物理思維中的運(yùn)動與相互作用觀念。通過克服安培力做功將金屬線框的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為線框中的電能，體現(xiàn)了能量守恒的思想，這考查了物理思維中的能量觀念。本題從直觀的導(dǎo)體相對磁場運(yùn)動的現(xiàn)象出發(fā)，要求學(xué)生能夠從物理學(xué)的視角分析現(xiàn)象背后的內(nèi)在規(guī)律，認(rèn)識可見物體線框和不可見物質(zhì)磁場的相互關(guān)系，體現(xiàn)了從現(xiàn)象到模型的抽象概括過程，同時(shí)還要用數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)區(qū)分感應(yīng)電流隨時(shí)間的變化規(guī)律，用到了分析綜合、推理論證的物理方法，考查了核心素養(yǎng)的科學(xué)思維。解析：設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈的速度為v、電阻為R。如果某時(shí)刻線框左邊位于方向向外的磁場中、線框右邊位于方向向里的磁場中，此時(shí)兩邊都切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電流為：，根據(jù)右手定則可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針；當(dāng)線框左右兩邊都處于方向相同的磁場中時(shí)，感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零；當(dāng)左邊位于方向向里的磁場中、右邊位于方向向外的磁場中，此時(shí)兩邊都切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電流為：，根據(jù)右手定則可知電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針。選項(xiàng)D正確、ABC均錯(cuò)誤。

答案：D。【原創(chuàng)好題1】試題：在一個(gè)斜面上放置了三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字形導(dǎo)軌，空間存在垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)用一沿斜面向上的力拉著MN沿斜面向上勻速運(yùn)動。從圖示位置開始計(jì)時(shí)，運(yùn)動中MN始終平行于底邊且與導(dǎo)軌保持良好接觸，不計(jì)摩擦。關(guān)于回路中的電流i、bc兩點(diǎn)間的電壓U、回路中的電功率P、MN受到的拉力F隨時(shí)間t的關(guān)系圖線，正確的是創(chuàng)新視角：此題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中各物理量隨時(shí)間變化的圖像問題，考查學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力。通過推導(dǎo)各物理量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系，可判斷圖線關(guān)系。【解析】解法一：設(shè)ab與ac的夾角為2θ，金屬棒MN勻速運(yùn)動的速度為v，初始時(shí)刻MN距底邊的距離為l，則經(jīng)過t時(shí)間，金屬棒切割磁感線的有效長度為L=2（l+vt）tanθ。設(shè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0，則組成閉合回路的電阻，電動勢E=BLv=2Bv（l+vt）tanθ，電流為恒定值，選項(xiàng)A正確；bc兩端的電壓，U與t為一次函數(shù)關(guān)系，不是正比例函數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；回路中的電功率，P與t為一次函數(shù)關(guān)系，且不過原點(diǎn)，選項(xiàng)C正確；設(shè)斜面的傾角為α，由于MN勻速運(yùn)動，故受力平衡有：，F(xiàn)與t為一次函數(shù)關(guān)系，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。解法二：本題可采用特殊值法快速求解。假設(shè)導(dǎo)軌夾角為600，初始時(shí)刻MN的有效切割長度為x，單位長度的電阻為R0，則有E=Bxv，R=3xR0，電流，由此可看出電流為定值，與t無關(guān)，選項(xiàng)A正確?；芈分械碾姽β剩琍與t為一次函數(shù)關(guān)系，且不過原點(diǎn)，選項(xiàng)C正確。答案：AC。【原創(chuàng)好題2】試題：（原創(chuàng)）在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xoy中，第Ⅱ、Ⅳ象限的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。將一個(gè)由粗細(xì)均勻的同種材料的電阻絲折成的金屬線框abcd垂直磁感線放入磁場，且線框繞O點(diǎn)沿著磁場邊界以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動。已知oa=ab=r，在t=0時(shí)刻，線框邊界與磁場邊界恰好重合，設(shè)順時(shí)針方向?yàn)榫€框中電流的正方向。則線框中的電流i、ab兩點(diǎn)間的電壓uab隨時(shí)間t的變化關(guān)系為（）解析：AC。線框在運(yùn)動過程中始終有一個(gè)邊在切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，因而線圈中感應(yīng)電流大小不變，根據(jù)楞次定律可判斷感應(yīng)電流先沿著順時(shí)針方向，然后沿著逆時(shí)針方向，周期性變化，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤。當(dāng)ab邊切割磁感線時(shí)，ab邊為電源，uab為路端電壓，當(dāng)cd邊切割磁感線時(shí)，cd邊為電源，為電路中ab段電阻兩端的電壓，二者大小關(guān)系為，且uab<0，，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。考向3電磁感應(yīng)的綜合問題【真題探究】試題：（2018．天津卷．12）真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能的裝置。圖1是某種動力系統(tǒng)的簡化模型，圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，電阻忽略不計(jì)，ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直，長度均為l，電阻均為R的金屬棒，通過絕緣材料固定在列車底部，并與導(dǎo)軌良好接觸，其間距也為l，列車的總質(zhì)量為m。列車啟動前，ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，如圖1所示，為使列車啟動，需在M、N間連接電動勢為E的直流電源，電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)，列車啟動后電源自動關(guān)閉。（1）要使列車向右運(yùn)行，啟動時(shí)圖1中M、N哪個(gè)接電源正極，并簡要說明理由；（2）求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大??；（3）列車減速時(shí)，需在前方設(shè)置如圖2所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場寬度和相鄰磁場間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為，此時(shí)ab、cd均在無磁場區(qū)域，試討論：要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場？審題指導(dǎo)：列車的啟動過程，是由于通電金屬棒在磁場中受到安培力提供動力，安培力的方向應(yīng)與列車運(yùn)動方向相同，根據(jù)左手定則確定電流的方向，再由此判定電源的正負(fù)極。對回路分析串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，運(yùn)用閉合電路歐姆定律求解回路電流，求得金屬棒所受安培力，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度。列車的減速過程，回路中的直流電源已關(guān)閉，金屬棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，金屬棒受到的安培力是阻力，為列車提供制動力。因安培力為變力，且磁場等間隔分布，動力學(xué)分析比較復(fù)雜，如對列車減速過程全程分析，運(yùn)用動量定理求解可簡化問題。素養(yǎng)解碼：本題以最新科技真空管道超高速列車的動力系統(tǒng)為命題背景，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技發(fā)展，認(rèn)知科學(xué)本質(zhì)，在認(rèn)識科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的基礎(chǔ)上，發(fā)展探索自然的內(nèi)在動力，這個(gè)角度體現(xiàn)物理素養(yǎng)中的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。題目主要提供了兩種情境，第一種情境是通電金屬棒在磁場中受到的安培力為列車提供動力，第二種情境是列車減速駛?cè)氲乳g距分布的勻強(qiáng)磁場，兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力為列車提供阻力，這是電路中金屬棒與磁場相互作用的結(jié)果，這考查了物理思維中的物質(zhì)觀念、運(yùn)動與相互作用觀念。第一種情境通過安培力做正功將電能直接轉(zhuǎn)換成平動動能，第二種情境通過克服安培力做功將列車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為線框中的電能，均體現(xiàn)了能量守恒的思想，這考查了物理思維中的能量觀念。本題將實(shí)際復(fù)雜問題簡化為物理模型，使學(xué)生認(rèn)識到從現(xiàn)象到模型的抽象概括，要抓住現(xiàn)象背后的內(nèi)在規(guī)律，抓住研究問題的主要因素。認(rèn)識宏觀列車通過導(dǎo)體棒和不可見物質(zhì)磁場的相互作用產(chǎn)生動力或阻力，并且討論要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場，在這里要運(yùn)用動量定理來解決變力作用的問題，是分析綜合、推理論證等方法在科學(xué)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，考查了物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維。解析：（1）M接電源正極，列車要向右運(yùn)動，安培力方向應(yīng)向右，根據(jù)左手定則，接通電源后，金屬棒中電流方向由a到b，由c到d，故M接電源正極。（2）由題意，啟動時(shí)ab、cd并聯(lián)，設(shè)回路總電阻為，由電阻的串并聯(lián)知識得；設(shè)回路總電阻為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律有設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F，有F=BIl根據(jù)牛頓第二定律有F=ma，聯(lián)立得（3）設(shè)列車減速時(shí)，cd進(jìn)入磁場后經(jīng)時(shí)間ab恰好進(jìn)入磁場，此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為，平均感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律有，其中；設(shè)回路中平均電流為，由閉合電路歐姆定律有設(shè)cd受到的平均安培力為，有以向右為正方向，設(shè)時(shí)間內(nèi)cd受安培力沖量為，有同理可知，回路出磁場時(shí)ab受安培力沖量仍為上述值，設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場區(qū)域安培力沖量為，有設(shè)列車停下來受到的總沖量為，由動量定理有聯(lián)立得討論：若恰好為整數(shù)，設(shè)其為n，則需設(shè)置n塊有界磁場，若不是整數(shù)，設(shè)的整數(shù)部分為N，則需設(shè)置N+1塊有界磁場。答案：（1）M接電源正極，列車要向右運(yùn)動，安培力方向應(yīng)向右，根據(jù)左手定則，接通電源后，金屬棒中電流方向由a到b，由c到d，故M接電源正極。（2）；（3）討論：若恰好為整數(shù)，設(shè)其為n，則需設(shè)置n塊有界磁場，若不是整數(shù)，設(shè)的整數(shù)部分為N，則需設(shè)置N+1塊有界磁場。【原創(chuàng)好題1】試題：如圖所示，有一傾角為θ的光滑斜面，中間寬度為L的區(qū)域存在垂直與斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一個(gè)邊長為x的等邊三角形金屬線框，質(zhì)量為m，電阻為R，由斜面頂端某位置處靜止釋放，線框底邊始終與斜面底端平行。設(shè)線框底邊到達(dá)磁場MN邊界時(shí)為Ⅰ號位置，線框頂點(diǎn)到達(dá)磁場MN邊界時(shí)為Ⅱ號位置，線框底邊到達(dá)磁場PQ邊界時(shí)為Ⅲ號位置，線框頂點(diǎn)到達(dá)磁場上PQ邊界時(shí)為Ⅳ號位置。已知線框在Ⅰ號位置和Ⅲ號位置時(shí)速度相同，且L>x，重力加速度為g，求：（1）從Ⅰ號位置到Ⅲ號位置流過線框的電量；（2）從Ⅰ號位置到Ⅳ號位置，線框產(chǎn)生的焦耳熱；（3）線框從Ⅰ號位置到Ⅲ號位置經(jīng)歷的時(shí)間。創(chuàng)新視角：在電磁感應(yīng)中，當(dāng)閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而受到安培力的作用，在運(yùn)動過程中，安培力往往是變力，使得導(dǎo)體做變加速運(yùn)動。這些變加速運(yùn)動往往無法直接用動力學(xué)方法求解，采用動量定理、動能定理可巧妙解決。【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：，由閉合電路歐姆定律有：，由平均電量公式得：，線框從Ⅰ號位置到Ⅲ號位置，，故流過線框的平均電量。(2)線框在Ⅰ號位置和Ⅲ號位置時(shí)速度相同，設(shè)此時(shí)速度為v，底邊切割磁感線產(chǎn)生電動勢為，由閉合電路歐姆定律有：，底邊所受安培力為：，另外底邊還要受到沿斜面向下的重力分力，大小為，可知，線框在Ⅰ號位置和Ⅲ號位置受力情況完全相同，則運(yùn)動情況也相同。故線框從Ⅰ號位置到Ⅱ號位置產(chǎn)生的焦耳熱與從Ⅲ號位置到Ⅳ號位置產(chǎn)生的焦耳熱相同。研究線框從Ⅰ號位置到Ⅲ號位置過程，根據(jù)動能定理有：，根據(jù)功能關(guān)系可知，線框克服安培力做的功等于線框產(chǎn)生的焦耳熱，即，則從Ⅰ號位置到Ⅳ號位置，線框產(chǎn)生的焦耳熱為。（3）對線框從Ⅰ號位置到Ⅲ號位置，根據(jù)動量定理有：，又，可得，解得答案：（1）（2）（3）【原創(chuàng)好題2】試題：如圖所示，兩根平行光滑的金屬導(dǎo)軌M1N1-M2N2末端固定兩根絕緣柱，導(dǎo)軌間距L=lm，導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2T。兩根完全相同的金屬棒a、b分別垂直導(dǎo)軌靜置于圓弧頂端M1、M2處和水平導(dǎo)軌中某位置，兩金屬棒質(zhì)量均為m=lkg、電阻均為R=2Ω。金屬棒a瞬間獲得一個(gè)水平向