20xx版高考物理人教版一輪學(xué)案：103-電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用-【含答案】(編輯修改稿)
2025-04-05 05:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電勢(shì)高于Q端電勢(shì)B．0～t1時(shí)間內(nèi)電壓表的讀數(shù)為C．t1～t2時(shí)間內(nèi)R上的電流為D．t1～t2時(shí)間內(nèi)PQ間的電勢(shì)差UPQ＝n[解析] 0～t1時(shí)間內(nèi)，磁通量增大，根據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，線圈相當(dāng)于電源，上端為正極，下端為負(fù)極，所以P端電勢(shì)高于Q端電勢(shì)，故A項(xiàng)正確；0～t1時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n＝nS＝，電壓表的示數(shù)U＝IR＝R＝，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E′＝n＝nS，根據(jù)閉合電路歐姆定律I′＝＝，故C項(xiàng)正確；t1～t2時(shí)間內(nèi)，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知，P端電勢(shì)低于Q端電勢(shì)，UPQ＝－nS，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。名師點(diǎn)撥 磁通量變化的線圈為等效電源，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝n，線圈的電阻為電源內(nèi)電阻。例4 如圖所示，間距L＝1 m的兩根足夠長(zhǎng)的固定水平平行導(dǎo)軌間存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1 T、方向垂直于紙面向里，導(dǎo)軌上有一金屬棒MN與導(dǎo)軌垂直且在水平拉力F作用下以v＝2 m/s的速度水平向左勻速運(yùn)動(dòng)。R1＝8 Ω，R2＝12 Ω，C＝6 μF，導(dǎo)軌和棒的電阻及一切摩擦均不計(jì)。開(kāi)關(guān)S1，S2閉合，電路穩(wěn)定后，求：(1)通過(guò)R2的電流I的大小和方向；(2)拉力F的大?。?3)開(kāi)關(guān)S1切斷后通過(guò)R2的電荷量Q。[解析] (1)開(kāi)關(guān)S1，S2閉合后，根據(jù)右手定則知棒中的感應(yīng)電流方向是M→N，所以通過(guò)R2的電流方向是由b→a，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝BLv流過(guò)R2的電流I＝代入數(shù)據(jù)解得I＝ A。(2)棒受力平衡，有F＝F安，F(xiàn)安＝BIL，代入數(shù)據(jù)解得F＝ N。(3)開(kāi)關(guān)S1，S2閉合，電路穩(wěn)定后，電容器所帶電荷量Q1＝CIR2S1切斷后，流過(guò)R2的電荷量Q等于電容器所帶電荷量，即Q＝Q1 代入數(shù)據(jù)解得Q＝10－6C。[答案] (1) A b→a (2) N (3)10－6C名師點(diǎn)撥 (1)電動(dòng)勢(shì)：平動(dòng)切割E＝BLv，轉(zhuǎn)動(dòng)切割E＝Bω L2。(2)電路總電阻：注意不要把“切割運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體電阻”與外電阻并聯(lián)。(3)切割運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體兩端電壓：該電壓既不是電動(dòng)勢(shì)，也不是該導(dǎo)體電阻的電壓，而是電源的路端電壓：U＝IR＝E－Ir，R是外電阻，r是切割運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體電阻?？键c(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，從而影響導(dǎo)體棒(或線圈)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。1．導(dǎo)體的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(1)導(dǎo)體的平衡狀態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)導(dǎo)體的非平衡狀態(tài)——加速度不為零。2．處理方法根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。3．導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)分析流程類型(一) 收尾狀態(tài)為平衡態(tài)例5 如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，與水平面夾角為θ，兩導(dǎo)軌上端用阻值為R的電阻相連，該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面。質(zhì)量為m的金屬桿ab以沿導(dǎo)軌平面向上的初速度v0從導(dǎo)軌底端開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后又返回到出發(fā)位置。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為g，不計(jì)ab和導(dǎo)軌的電阻及空氣阻力。(1)求ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a；(2)分析并說(shuō)明ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度、加速度的變化情況。[解析] 本題考查電磁感應(yīng)、閉合電路歐姆定律。動(dòng)力學(xué)分析、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。(1)利用楞次定律，對(duì)初始狀態(tài)的ab受力分析得：mgsin θ＋BIL＝ma ①對(duì)回路分析I＝＝ ②聯(lián)立①②得a＝gsin θ＋(2)上滑過(guò)程：由第(1)問(wèn)中的分析可知，上滑過(guò)程加速度大小表達(dá)式為：a上＝gsin θ＋ ③上滑過(guò)程，a、v反向，做減速運(yùn)動(dòng)。利用③式，v減小則a減小，可知，桿上滑時(shí)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)。下滑過(guò)程：由牛頓第二定律，對(duì)ab受力分析得：mgsin θ－＝ma下
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