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1、高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 1页 第 4单元 电磁感应的综合应用 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 2页 考点及模型 的构建 探秘规律 升华技巧 突破压轴技压群雄 课时作业 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 3页 考点及模型的构建 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 4页 一 、 电磁感应中的力学问题 通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用 ， 电磁感应往往和力学问题结合在一起 解决这类问题基本方法：确定研究对象 ， 进行受力分析 ， 运动情况的动态分析 ， 导体受力运动产生感应电动势 感应
2、电流 通电导体受安培力 合外力变化 加速度变化 速度变化 ， 周而复始地循环 ， 循环结束时 ， 加速度等于零 ， 导体达稳定状态 ， 抓住 a 0时 ，速度达最大 紧紧抓住 ， 物体的运动状态与其受力密切相关 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 5页 【 例 1】 如图所示 ， 两平行导轨 M、 、 方向竖直向上的匀强磁场中；两根相同的导体棒 、 垂直于导轨放置 ， 它们的质量都为 m， 电阻都为R， 导体棒与导轨接触良好 ， 导轨电阻不计 ， 导体棒与导轨间的动摩擦因数均为 ， 开始时两导体棒处于静止状态 现对 棒施加一平行于导轨的恒力 F， 方向如图所示 ， 使 棒
3、运动起来 关于两棒的最终运动状态 ， 下列说法可能正确的是 ( ) 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 6页 A 棒最终做匀速运动而 棒静止 B 、 两棒最终都以相同的速度做匀速运动 C 两棒最终都匀速运动 ， 但 棒的速度较大 D 两棒最终都以相同的加速度运动 【 解析 】 分两种情况讨论 (1)F2则导体棒 先做加速运动 ， 随着所受的安培力增大 ， 导体棒的加速度越来越小 ， 直到 F 若 安 ， 此时导体棒 处于静止 ， 导体棒 做匀速运动 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 7页 (2)F 2导体棒 先做加速运动 ， 当所受的安培力大于 导
4、体棒 也开始做加速运动 ， 一直到两导体棒的加速度相等 ， 即两者的速度差恒定 ， 此时安培力的大小不变 ， 两棒均保持匀加速直线运动 【 答案 】 考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 8页 二 、 电磁感应与做功相结合 【 例 2】 (2011重庆 )有人设计了一种可测速的跑步机 ， 测速原理如图所示 该机底面固定有间距为 L、 长度为 电极间充满磁感应强度为 B、 方向垂直纸面向里的匀强磁场 ， 且接有电压表和电阻 磁场中始终仅有一根金属条 ， 且与电极接触良好 ， 不计金属电阻 若橡胶带匀速运动时 ， 电压表读数为 U， 求： 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (
5、新课标版 ) 第 9页 (1)橡胶带匀速运动的速率； (2)电阻 (3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功 【解析】 ( 1) 设电动势为 E ，橡胶带运动速率为 v ， 由 E BL v ，由于不计金属电阻有 E U ，得 v 2) 设电功率为 P ，则 P 3) 设电流为 I ，安 培力为 F ，克服安培力做的功为 W ， IF B W 得 W 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 10页 【答案】 ( 1) ( 2) ( 3) 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 11页 三 、 电磁感应中的电路问题 【 例 3】 (2012浙江 )为了提高自行车夜
6、间行驶的安全性 ， 小明同学设计了一种 “ 闪烁 ” 装置 如图所示 ， 自行车后轮由半径 10 2 半径 后轮的内 、 外圈之间等间隔地接有 4根金属条 ， 每根金属条的中间均串联有一电阻值为 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 12页 在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度 B T 、方向垂直纸面向外的 “ 扇形 ” 匀强磁场，其内半径为 半径为角 6，后轮以角速度 2 r s 相对于转轴转动若不计其他电阻，忽略磁场的边缘效应 ( 1) 当金属条 入 “ 扇形 ” 磁场时，求感应电动势 E ，并指出 的电流方向； ( 2) 当金属条 入 “ 扇形 ” 磁场时，画出 “ 闪
7、烁 ” 装置的电路图 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 13页 【解析】 ( 1) 金属条 匀强磁场中转动切割，由 E Bl v 12得感应电动势为 E 12 12 12 2 (0 V 10 2V ，根据右手定则判断可知电流方向由 b 到 a . 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 14页 (2) 其余为外电路 ， 且并联 ， 其等效电路如图所示 【 答案 】 10 2 V， 电流方向由 b到 a；电路见解析 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 15页 探秘规律升 华技巧 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 )
8、第 16页 一 、 巧妙选取研究对象 【 例 1】 如图所示 ， 两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为 ， 导轨间距为 l， 所在平面的正方形区域 磁感应强度为 B， 方向垂直斜面向上 将甲 、 乙两阻值相同 、 质量均为 甲金属杆处在磁场的上边界 ， 甲乙相距 l， 从静止释放两金属杆的同时 ， 在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力 ， 使甲金属杆在运动过程中始终沿导轨向下做匀加速直线运动 ， 加速度大小为 乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 17页 (1)甲 、 乙的电阻 (2)从刚释放两金属杆时开始计时 ， 写出从计时开始到
9、甲金属杆离开磁场的过程中 ， 外力 并说明 (3)若从开始释放到乙金属杆离开磁场 ， 乙金属杆中共产生热量 Q， 试求此过程中外力 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 18页 【解析】 ( 1) 对乙受力分析知，乙的加速度大小为 g si n ，甲、乙加速度相同，所以当乙刚进入磁场时，甲刚出磁场，乙进入磁场时，由运动学公式可知 v 2 gl 乙进入磁场做匀速运动，对乙由受力平衡，可知 mg s F 安 F 安 B Bl l 联立以上三式，可得 R gl 2 mg s 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 19页 ( 2) 因为甲的加速度 a g ，由受
10、力分析可知，甲在磁场中运动时，外力 F 始终等于安培力，有 F F 安 B Bl l 因为 v g si n t 所以 F B g l m gt 2 l2 gl ，方向沿斜面向下 甲出磁场以后，外力 F 为零 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 20页 (3)分两个过程考虑 ， 第一过程 ， 乙进入磁场前做匀加速运动 ， 只有甲切割磁感线 ， 甲乙产生相同的热量 ， 设为 过程中甲一直在磁场中 ， 外力 则有 2二过程 ， 乙在磁场中切割磁感线 ， 产生的热量 Q 对乙匀速过程用动能定理 (受三个力 ， 重力 、支持力 、 安培力 ， 注意安培力做功 ， 就是这个过程消耗
11、的总热量 )有 20 0， 联立解得 2Q 考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 21页 【答案】 ( 1) R gl 2 mg s ( 2)m gt 2 l2 gl ，方向沿斜面向下 ( 3) 2 Q m gl s 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 22页 【 学法指导 】 本题的第一问 ， 不能以甲为研究对象 ，因为甲的外力和安培力相等 ， 但都随时间变化 ， 无法列出相应方程求解；第三问原题中解法为分过程求解 ， 若从开始释放到乙金属杆离开磁场 ， 乙金属杆中共产生热量 Q， 由于电流始终相同 ， 故整个过程中甲金属杆中也产生热量 Q， 实际上
12、， 本题也可将甲乙作为整体应用动能定理 对从开始到乙离开磁场过程用动能定理 ， 受力分析知做功的力为外力 、 重力 、 安培力 ， 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 23页 W F l si n 2 2 Q 12m 12m 0 其中 0 2 g 2 l 0 2 g s l 解得 W F 2 Q m g l 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 24页 二 、 科学分析 ， 不能想当然 【 例 2】 (2011上海 )电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 s m， 两导轨间距 L m， 导轨倾角为 30 ， 导轨上端 的电阻 ， 磁感应强度 B 的匀强磁场垂直轨道平面向上 阻值 r ， 质量 m 0.2 从轨道上端 在此过程中金属棒产生的焦耳热 (取g 10 m/： 高考调研 第九章 电磁感应 高三物理 (新课标版 ) 第 25
