第9講電磁感應(yīng)及綜合應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-16 12:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 考命題視角 考場(chǎng)失分防范 得到：mg s in αB2L2 R 1 ＝ b ，mg s in αB2L2 ＝ k 解得： R 1 ＝ Ω ， m ＝ kg. 答案 ( 1) b → a ( 2) m g h －12m v2 ( 3) Ω k g 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 視角二 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題 命題角度 角度 1 綜合考查楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及電路、安培力等相關(guān)知識(shí) (2022課標(biāo)全國卷， 19； 2022山東卷， 20； 2022四川卷， 20； 2022浙江卷， 25；2022四川卷， 7) 角度 2 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題： ① 與牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的動(dòng)態(tài)分析問題 ② 電磁感應(yīng)中的安培力問題、涉及受力分析及功能關(guān)系的問題 (2022重慶卷， 7； 2022廣東卷， 35；2022新課標(biāo)全國卷 Ⅰ ， 25； 2022安徽卷， 16) 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 角度 3 電磁感應(yīng)中的能量問題： ① 電流恒定時(shí)，考查焦耳定律、電功率的相關(guān)知識(shí) ② 電流變化時(shí)，考查不同能量的轉(zhuǎn)化問題 (2022天津卷， 11； 2022福建卷， 22； 2022江蘇卷， 13) 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 【 典例 2】 (2022全國新課標(biāo) Ⅰ ， 25)如 圖 4－ 9－ 8所示，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為 θ，間距為 軌上端接有一平行板電容器，電容為 場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，方向垂直于導(dǎo)軌平面．在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為 m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸．已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ，重力加速度大小為 電阻．讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求： 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 圖 4－ 9－ 8 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 ( 1) 電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系； ( 2) 金屬棒的速度大小隨時(shí) 間變化的關(guān)系． 解析 ( 1) 設(shè)金屬棒下滑的速度大小為 v ，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E ＝ BL v ① 平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為 U ＝ E ② 設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為 Q ，按定義有 C ＝QU ③ 聯(lián)立 ①②③ 式得 Q ＝ C BL v ④ 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 ( 2) 設(shè)金屬棒的速度大小為 v 時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為 t ，通過金屬棒的電流為 i . 金屬棒受到的磁場(chǎng)的作用力方向沿導(dǎo)軌向上，大小為F ＝ BLi ⑤ 設(shè)在時(shí)間間隔 ( t ， t ＋ Δ t ) 內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為 Δ Q ，按定義有 i ＝Δ QΔ t ⑥ Δ Q 也是平行板電容器極板在時(shí)間間隔 ( t ， t ＋ Δ t ) 內(nèi)增加的電荷量，由 ④ 式得 Δ Q ＝ CB L Δ v ⑦ 式中， Δ v 為金屬棒的速度變化量．按定義有 a ＝Δ vΔ t ⑧ 金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小為 Ff＝ μFN ⑨ 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 式中， FN是金屬棒對(duì)于導(dǎo)軌的正壓力的大小，有 FN＝ mg c os θ ⑩ 金屬棒在時(shí)刻 t 的加速度方向沿斜面向下，設(shè)其大小為 a ，根據(jù)牛頓第二定律有 mg si n θ － F － Ff＝ ma ? 聯(lián)立 ⑤ 至 ? 式得 a ＝m ? si n θ － μ c os θ ?m ＋ B2L2Cg ? 由 ? 式及題設(shè)可知，金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)． t 時(shí)刻金屬棒的速度大小為 v ＝m ? si n θ － μ c os θ ?m ＋ B2L2Cgt 答案 見解析 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 應(yīng)考策略 1． 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合題的解題策略 解決此類問題首先要建立 “ 動(dòng) → 電 → 動(dòng) ” 的思維順序 ，可概括總結(jié)為： (1)找準(zhǔn)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)者 ， 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解電動(dòng)勢(shì)的大小和方向； (2)畫出等效電路圖 ， 求解回路中的電流的大小及方向； (3)分析安培力對(duì)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度 、 加速度的影響 ， 從而推得對(duì)電流有什么影響 ， 最后確定導(dǎo)體棒的最終運(yùn)動(dòng)情況； (4)列出牛頓第二定律或平衡方程求解 ． 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 2 ． 求焦耳熱的三個(gè)途徑 ( 1) 感應(yīng)電路為純電阻電路時(shí)，產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功，即 Q ＝ W 安． ( 2) 感應(yīng)電路中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于電流通過電阻做的功，即 Q ＝ I2Rt . ( 3) 感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱可通過能量守恒定律列方程求解． 真題思考體驗(yàn) 高考命題視角 考場(chǎng)失分防范 應(yīng)考組訓(xùn) 4． (2022安徽卷 ， 16)(單選 )如圖 4－ 9－ 9所示 ， 足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置 ， 傾角為 37 176。 ， 寬度為 m， 電阻忽略不計(jì) ， 其上端接一小燈泡 ， 電阻為 1 MN垂直于導(dǎo)軌放置 ， 質(zhì)量為 kg， 接入電路的電阻為 1 Ω，兩端與導(dǎo)軌接觸良好 ， 與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T． 將導(dǎo)體棒 MN由靜止釋放 ， 運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 ， 小燈泡穩(wěn)定發(fā)光 ， 此后導(dǎo)體棒 MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為 (重力加速度 g取 10 m/s2， sin 37176。 ＝ )
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