高考物理一輪復(fù)習(xí)-物理思想方法與高考能力要求12課件-人教大綱版

1．等效轉(zhuǎn)化思想解決電磁感應(yīng)電路問題【例1】如圖所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B＝0.40T，OCA導(dǎo)軌與OA直導(dǎo)軌分別在O點和A點接一阻值R1＝3.0Ω和R2＝6.0Ω幾何尺寸可忽略的定值電阻，導(dǎo)軌OCA的曲線方程為y＝1.0sin，金屬棒ab長1.5m，以速度v＝5.0m/s水平向右勻速運動(b點始終在x軸上)，設(shè)金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，摩擦不計，電路中除了電阻R1和R2外，其余電阻均不計，曲線OCA與x軸之間所圍面積為1.9m2，求：物理思想方法與高考能力要求（十二）(1)金屬棒在導(dǎo)軌上運動時R1的最大功率；(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中通過金屬棒ab的電荷量；(3)金屬棒在導(dǎo)軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中外力必須做多少功？解析：金屬棒切割磁感線的有效長度不斷變化，ab棒等效為電動勢變化的電源，等效電路如右圖所示，可知R1、R2并聯(lián)，所以總電阻R總＝(1)由等效電路可知，R1的功率為：P1＝，所以當(dāng)E＝Em＝Bymv時，R1的功率最大為：P1m＝＝1.33W.(2)將OA分成n份長度為Δx的小段，每一小段中金屬棒的有效長度可認(rèn)為是一定的，設(shè)為yi(i＝1,2,3……n)，由于金屬棒向右勻速運動，設(shè)金屬棒每通過Δx的位移所用的時間為Δt，則金屬棒每通過Δx的位移，通過其電荷量的表達式為：其中yiΔx為金屬棒每通過Δx位移所掃過的有效面積，設(shè)為Si，所以qi＝金屬棒在導(dǎo)軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中通過金屬棒ab的電荷量為：q＝q1＋q2＋…＋qi＝(式中S即為題目中曲線OCA與x軸之間所圍的面積)代入數(shù)據(jù)得q＝0.38C.(3)因為E＝Byv＝0.4×5×所以ab棒產(chǎn)生的是正弦式交變電流，且最大值為Em＝2V，其有效值為E有效＝，得金屬棒在導(dǎo)軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中，R1、R2產(chǎn)生的熱量為：Q＝，由功能關(guān)系得：WF＝Q，代入數(shù)據(jù)得WF＝0.6J.答案：(1)1.33W(2)0.38C(3)0.6J解決電磁感應(yīng)電路問題的關(guān)鍵就是借鑒或利用相似原型來變換物理模型，即把電磁感應(yīng)的問題等效或轉(zhuǎn)換成恒定直流電路，把產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體等效為內(nèi)電路，感應(yīng)電動勢的大小相當(dāng)于電源電動勢，其余部分相當(dāng)于外電路，并畫出等效電路圖．此時，處理問題的方法與閉合電路求解基本一致，唯一要注意的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有時導(dǎo)體兩端有電壓，但沒有電流流過，這類似電源兩端有電勢差但沒有接入電路時，電流為零．2．臨界、極值思想求解“穩(wěn)定速度” 電磁感應(yīng)中的臨界問題往往出現(xiàn)在穩(wěn)定速度的求解上，穩(wěn)定速度(臨界速度)的臨界點一是物體受力平衡，另一個是能量轉(zhuǎn)化達到平衡．【例2】如圖所示，在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有兩根水平放置相距為L且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，在導(dǎo)軌的AC間連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計，金屬棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ，若用恒力F沿水平向右拉棒運動，求金屬棒的最大速度．解析：ab棒受恒力F作用向右加速運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在磁場中受安培力F安作用，如右圖所示，隨v↑→

E↑→E↑→I↑→F安↑→F合↓→a↓，金屬棒所受合力為零時，加速度為零，速度最大，根據(jù)平衡條件有：

F－F安－Ff＝0①又有F安＝BIL②I＝③E＝BLv④Ff＝μmg⑤由①②③④⑤解得vm＝.答案：3．守恒思維法求能量【例3】如圖所示，在水平面內(nèi)有兩條光滑導(dǎo)軌MN、PQ，其上放有兩根靜止的導(dǎo)體棒ab、cd，質(zhì)量分別為m1、m2.一質(zhì)量為M的永久磁鐵，從軌道和導(dǎo)體棒組成的平面的正上方高為h的地方落下，當(dāng)磁鐵的重心下落到導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時磁鐵的速度為v，導(dǎo)體棒ab的動能為Ek.此過程中兩根導(dǎo)體棒、導(dǎo)體棒與磁鐵之間沒有發(fā)生碰撞．求：(1)磁鐵在下落過程中受到的平均阻力．(2)磁鐵在下落過程中導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量．解析：(1)設(shè)磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，由動能定理有(Mg－F)h＝Mv2 ①得：F＝Mg－. ②(2)導(dǎo)體棒ab、cd組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)磁鐵的重心下落到導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒組成的平面內(nèi)時ab、cd的速度分別為v1、v2有：m1v1＝m2v2③設(shè)磁鐵在下落過程中在導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有由③④⑤可得：Q＝Mgh－Mv2－Ek.答案：(1)Mg－(2)Mgh－Mv2－Ek電磁感應(yīng)的過程往往涉及多種形式能量的轉(zhuǎn)化，因此從功和能的觀點入手，分析清楚能量轉(zhuǎn)