高考總復(fù)習(xí)物理（人教版）教師用書(shū)核心素養(yǎng)培養(yǎng)10

思維建模能力的培養(yǎng)1．“桿＋導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問(wèn)題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的知識(shí)點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景變化空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)．“桿＋導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點(diǎn))；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運(yùn)動(dòng)等．2．該模型的解題思路(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；(2)求回路中的電流大?。?3)分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力，用左手定則確定其方向)；(4)列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解．(2018·湖北八校第二次聯(lián)考)如圖所示，AD與A1D1為水平放置的無(wú)限長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌，DC與D1C1為傾角為θ＝37°的平行金屬導(dǎo)軌，兩組導(dǎo)軌的間距均為l＝1．5m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．質(zhì)量為m1＝0.35kg、電阻為R1＝1Ω的導(dǎo)體棒ab置于傾斜導(dǎo)軌上，質(zhì)量為m2＝0.4kg、電阻為R2＝0.5Ω的導(dǎo)體棒cd置于水平導(dǎo)軌上，輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑滑輪一端與cd的中點(diǎn)相連、另一端懸掛一輕質(zhì)掛鉤．導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝2T．初始時(shí)刻，棒ab在傾斜導(dǎo)軌上恰好不下滑．(g取10m/s2，sin37°＝0.6)(1)求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)在輕質(zhì)掛鉤上掛上物體P，細(xì)繩處于拉伸狀態(tài)，將物體P與導(dǎo)體棒cd同時(shí)由靜止釋放，當(dāng)P的質(zhì)量不超過(guò)多大時(shí)，ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài)？(導(dǎo)體棒cd運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab、cd一直與DD1平行，且沒(méi)有與滑輪相碰．)(3)若P的質(zhì)量取第(2)問(wèn)中的最大值，由靜止釋放開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)t＝1s時(shí)cd已經(jīng)處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，求在這1s內(nèi)ab上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？解析：(1)對(duì)ab棒，由平衡條件得m1gsinθ－μm1gcosθ＝0解得μ＝eq\f(3,4)(或0.75)(2)當(dāng)P的質(zhì)量最大時(shí)，P和cd的運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，P和cd一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，但摩擦力達(dá)到最大且沿斜面向下．設(shè)此時(shí)電路中的電流為I對(duì)ab棒，由平衡條件得沿斜面方向：IlBcosθ－m1gsinθ－μN(yùn)＝0垂直于斜面方向：N－IlBsinθ－m1gcosθ＝0對(duì)cd棒，設(shè)繩中的張力為T(mén)，由平衡條件得T－IlB－μm2g對(duì)P，由平衡條件得Mg－T＝0聯(lián)立以上各式得：M＝1．5kg故當(dāng)P的質(zhì)量不超過(guò)1．5kg時(shí)，ab始終處于靜止?fàn)顟B(tài)(3)設(shè)P勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律得Blv＝I(R1＋R2)得v＝2m/s對(duì)P和棒cd，由動(dòng)量定理得(Mg－μm2g－BIl)·t＝(M＋m2)其中q＝I·t＝eq\f(Δφ,R1＋R2)＝eq\f(BlS,R1＋R2)故有(Mg－μm2g)t－eq\f(B2l2S,R1＋R2)＝(M＋m2)v解得S＝eq\f(41,30)m對(duì)系統(tǒng)有能量守恒定律MgS＝μm2gS＋Q＋eq\f(1,2)(M＋m2)v2代入數(shù)據(jù)得Q＝12．6J在這1s內(nèi)ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝eq\f(R1,R1＋R2)Q＝8．4J.答案：(1)eq\f(3,4)(2)1．5kg(3)8．4J圖象應(yīng)用能力的培養(yǎng)分析電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題的思路(2018·河北石家莊二檢)(多選)如圖甲所示，質(zhì)量m＝3．0×10－3kg的“”形金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中，“”形框的水平細(xì)桿CD長(zhǎng)l＝0.20m，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝1．0T、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．有一匝數(shù)n＝300匝、面積S＝0.01m2的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)K與兩水銀槽相連．線圈處于與線圈平面垂直、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．t＝0.22s時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K，瞬時(shí)細(xì)框跳起(細(xì)框跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20m．不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2A．0～0.10s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3VB．開(kāi)關(guān)K閉合瞬間，CD中的電流方向由C到DC．磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向豎直向下D．開(kāi)關(guān)K閉合瞬間，通過(guò)細(xì)桿CD的電荷量為0.03C解析：選BD由題圖乙圖象可知，0～0.10s內(nèi)ΔΦ＝ΔBS＝(1．0－0)×0.01Wb＝0.01Wb,0～0.10s線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝300×eq\f(0.01,0.10)V＝30V，故A錯(cuò)誤；細(xì)桿CD所受安培力方向豎直向上，由左手定則可知，電流方向?yàn)镃→D，故B正確；由安培定則可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向豎直向上，由題圖乙圖象可知，在0.20～0.25s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量減少，由楞次定律可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度