高考物理大一輪精講(課件精講義優(yōu)習(xí)題)

第十章學(xué)科素養(yǎng)提升第十章電磁感應(yīng)交變電流第十章學(xué)科素養(yǎng)提升第十章電磁感應(yīng)交變電流1.電磁感應(yīng)中的“單桿”模型基本模型如圖1，兩光滑金屬導(dǎo)軌在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，回路總電阻為R.導(dǎo)體棒在水平力F的作用下運(yùn)動，某時刻速度為v0，導(dǎo)體棒在磁場中的運(yùn)動情況分析如下：圖11.電磁感應(yīng)中的“單桿”模型基本模型如圖1，兩光滑金屬導(dǎo)軌

運(yùn)動條件運(yùn)動情況分析F為恒力

合力為零，做勻速運(yùn)動

v↑?BLv↑?I↑?BIL↑?a↓?a＝0，勻速運(yùn)動

v↓?BLv↓?I↓?BIL↓?a↓?a＝0，勻速運(yùn)動F隨時間t按一定線性規(guī)律變化要使棒做勻加速運(yùn)動，由牛頓第二定律：F＝ma＋

運(yùn)動條件運(yùn)動情況分析F為

合力為零，做勻速運(yùn)動

v↑?BL例1如圖2所示，兩足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角θ＝30°，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上.長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻也為R.現(xiàn)閉合開關(guān)K，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導(dǎo)軌平面向上的、大小為F＝2mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運(yùn)動，當(dāng)金屬棒達(dá)到最大速度時，燈泡恰能達(dá)到它的額定功率.g為重力加速度，求：(1)金屬棒能達(dá)到的最大速度vm；解析答案圖2例1如圖2所示，兩足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為解析金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度為零時，金屬棒達(dá)到最大速度，此后開始做勻速直線運(yùn)動.設(shè)最大速度為vm，解析金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度為零時，金(2)燈泡的額定功率PL；解析答案解析根據(jù)電功率表達(dá)式：PL＝I2R(2)燈泡的額定功率PL；解析答案解析根據(jù)電功率表達(dá)式：P(3)若金屬棒上滑距離為s時速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始上滑2s的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q1.解析答案解析設(shè)整個電路產(chǎn)生的熱量為Q，(3)若金屬棒上滑距離為s時速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開2.電磁感應(yīng)中的“雙桿”模型基本模型(1)初速度不為零，不受其他水平外力的作用

光滑的平行導(dǎo)軌光滑不等距導(dǎo)軌示意圖質(zhì)量m1＝m2電阻r1＝r2長度L1＝L2桿MN、PQ間距足夠長質(zhì)量m1＝m2電阻r1＝r2長度L1＝2L2桿MN、PQ間距足夠長且只在各自的軌道上運(yùn)動2.電磁感應(yīng)中的“雙桿”模型基本模型

光滑的平行導(dǎo)軌光滑不等規(guī)律分析桿MN做變減速運(yùn)動，桿PQ做變加速運(yùn)動，穩(wěn)定時，兩桿的加速度均為零，以相等的速度勻速運(yùn)動桿MN做變減速運(yùn)動，桿PQ做變加速運(yùn)動，穩(wěn)定時，兩桿的加速度均為零，兩桿的速度大小之比為1∶2規(guī)律分析桿MN做變減速運(yùn)動，桿PQ做變加速運(yùn)動，穩(wěn)定時，兩桿(2)初速度為零，一桿受到恒定水平外力的作用

光滑的平行導(dǎo)軌不光滑平行導(dǎo)軌示意圖質(zhì)量m1＝m2電阻r1＝r2長度L1＝L2摩擦力Ff1＝Ff2質(zhì)量m1＝m2電阻r1＝r2長度L1＝L2(2)初速度為零，一桿受到恒定水平外力的作用

光滑的平行導(dǎo)軌規(guī)律分析開始時，兩桿做變加速運(yùn)動；穩(wěn)定時，兩桿以相同的加速度做勻加速運(yùn)動開始時，若F≤2Ff，則PQ桿先變加速后勻速運(yùn)動；MN桿靜止.若F>2Ff，PQ桿先變加速后勻加速運(yùn)動，MN桿先靜止后變加速最后和PQ桿同時做勻加速運(yùn)動，且加速度相同規(guī)律分析開始時，兩桿做變加速運(yùn)動；穩(wěn)定時，兩桿以相同的加速度例2間距為L＝2m的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖3所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面.質(zhì)量均為m＝0.1kg的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置形成閉合回路.細(xì)桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，細(xì)桿ab、cd接入電路的電阻分別為R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝0.50T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中(圖中未畫出).當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動時，cd桿也同時從靜止開始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動，且t＝0時，F(xiàn)＝1.5N.g＝10m/s2.(1)求ab桿的加速度a的大小；解析答案答案10m/s2圖3例2間距為L＝2m的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖3所示放置，解析由題可知，在t＝0時，F(xiàn)＝1.5N對ab桿進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得F－μmg＝ma代入數(shù)據(jù)解得a＝10m/s2.解析由題可知，在t＝0時，F(xiàn)＝1.5N(2)求當(dāng)cd桿達(dá)到最大速度時ab桿的速度大?。唤馕龃鸢复鸢?m/s

解析從d向c看，對cd桿進(jìn)行受力分析，如圖所示.設(shè)當(dāng)cd桿速度最大時，ab桿的速度大小為v，

聯(lián)立解得v＝2m/s(2)求當(dāng)cd桿達(dá)到最大速度時ab桿的速度大??；解析答案答案(3)若從開始到cd桿達(dá)到最