高考物理大一轮精讲(课件+精讲义+优习题)-(41).pptx
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- 关 键 词:
- 高考 物理 一轮 课件 讲义 习题 41
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1、第十章电磁感应交变电流浙江选考总复习专题强化五动力学、动量和能量观 点在电学中的应用 NEIRONGSUOYIN内容索引研透命题点课时作业细研考纲和真题 分析突破命题点限时训练 练规范 练速度研透命题点感应电流在磁场中受到安培力的作用,因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起.解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、楞次定律)及力学中的有关规律(牛顿运动定律、动量守恒定律、动量定理、动能定理等).解决这类问题的方法:(1)选择研究对象.即是哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统.(2)分析其受力情况.安培力既跟电流方向垂直又跟磁场方向垂直.(3)分析研究对象所受的各力做功情况和合
2、外力情况,选定所要应用的物理规律.(4)分析研究对象(或系统)是否符合动量守恒的条件.(5)运用物理规律列方程求解.注意:加速度a0时,速度v达到最大值.命题点一电磁感应中的动量和能量的应用类型1动量定理和功能关系的应用例1(2017浙江4月选考22)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图1所示.倾角为的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间中.水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接构成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间,其长度大于L.质量
3、为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞,碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”.“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间并从中滑出.运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直.已知杆ab、cd和ef电阻均为R0.02,m0.1 kg,l0.5 m,L0.3 m,30,B10.1 T,B20.2 T.不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应,g取10 m/s2.求:图1(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0;解析答案答案见解析 解得:v06 m/s.(2)“联动三杆”进入磁场区间前的速度大小
4、v;解析答案答案见解析 解析杆ab与“联动双杆”碰撞时,由动量守恒定律得mv04mv,(3)“联动三杆”滑过磁场区间产生的焦耳热Q.解析答案答案见解析 解析设“联动三杆”进入磁场区间时速度变化量的大小为v,设“联动三杆”滑出磁场区间时速度变化量的大小为v,解得v0.25 m/s.因此“联动三杆”滑出磁场区间时的速度为vvvv1 m/s.变式1(2018宁波市十校联考)如图2所示,两根相距为d的粗糙平行金属导轨放在倾角为的斜面上(电阻忽略不计),金属导轨上端连有阻值为R的电阻,在平行于斜面的矩形区域mnOP(mP长为l,且平行于金属导轨,不考虑磁场的边界效应)内存在一个垂直斜面向上的匀强磁场B(
5、图中未画出),一根电阻为r,质量为m的金属棒EF自磁场上边界虚线mn处由静止释放,经过t时间离开磁场区域,金属棒与金属导轨间的动摩擦因数为.求:(重力加速度为g)(1)t时间内通过电阻R的电荷量q;解析答案图2(2)t时间内电阻R上产生的焦耳热Q;解析答案解析金属棒向下运动的过程中受到重力、支持力、摩擦力以及安培力的作用,在沿斜面的方向上,(3)沿着导轨向下平行移动磁场区域,从原位置释放金属棒,当它恰好能匀速通过磁场时,磁场的移动距离s和金属棒通过磁场的时间t.解析答案在磁场区域外,金属棒沿导轨向下运动的加速度为:ag(sin cos)又:v m22as,类型2动量守恒定律和功能关系的应用例2
6、(2018宁波市3月选考)如图3甲所示,绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN,相距为L0.5 m,ef右侧导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,磁感应强度B的大小如图乙变化.开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图所示位置,ab棒与cd棒平行,ab棒离水平面高度为h0.2 m,cd棒与ef之间的距离也为L,ab棒的质量为m10.2 kg,有效电阻R10.05,cd棒的质量为m20.1 kg,有效电阻为R20.15.(设ab、cd棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计,空气阻力不计,g取10 m/s2).问:图3(1)01 s时间段内通过cd棒的电流大小
7、与方向;解析答案答案见解析解析由楞次定律可得,cd棒中的电流方向为由d到c代入数据得:E0.25 V代入数据得:I1.25 A(2)假如在第1 s末,同时解除对ab棒和cd棒的锁定,稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度做匀速直线运动,试求这一速度的大小;解析答案答案见解析解析设ab棒刚进入磁场时的速度为v0,得v02 m/s由题意可知,ab棒进入磁场后做加速度减小的减速运动,cd棒做加速度减小的加速运动,而由ab、cd棒组成的回路感应电动势越来越小,最终ab、cd棒达到共同速度做匀速直线运动,系统稳定.以ab、cd棒构成的系统为研究对象,水平方向上只受到大小时刻相等、方向时刻相反的安培力作用,系
8、统在磁场中运动时动量守恒.m1v0(m1m2)v共(3)对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速直线运动的过程,ab棒上产生的热量;解析答案答案见解析解析以ab、cd棒构成的系统为研究对象,从解除锁定开始到ab、cd棒以相同的速度稳定运动的过程中,系统损失的机械能转化为系统两电阻上的热量.(4)ab棒和cd棒速度相同时,它们之间的距离大小.解析答案答案见解析解析以ab棒为研究对象,ab棒从进入磁场到达到稳定速度过程中,分析可知x为这个过程中两棒相对靠近的距离,变式2如图4所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP,位于光滑绝缘水平桌面上,平行导轨MN和PQ相距为L
9、.空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在导轨上,并用一根绝缘细线系在定点A.已知,细线能承受的最大拉力为FT0,CD棒接入导轨间的有效电阻为R.现从t0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力F(大小未知),使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.(1)求从框架开始运动到细线断开所需的时间t0及细线断开时框架的瞬时速度v0大小;解析答案图4解析细线断开时,对CD棒有FT0F安,(2)若在细线断开时,立即撤去拉力F,求此后过程回路中产生的总焦耳热Q.解析答案解析在细线断开时立即撤去拉力F,框架向右减速运动,CD棒向右加速运动,
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