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首页 2018高考物理异构异模复习考案撬分法课件:专题十 电磁感应 10-4

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2018高考物理异构异模复习考案撬分法课件:专题十 电磁感应 1…

用户141575 2018-10-17 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报
会议17日批准了国务院机构改革方案。

简介:本文档为《2018高考物理异构异模复习考案撬分法课件:专题十 电磁感应 10-4 ppt》,可适用于小学教育领域,主题内容包含高考物理点击观看考点视频撬点基础点重难点基础点知识点  电磁感应中的动力学问题.安培力的大小eqblcrc}(avsalco(安培力公式:FA=BI符等。

高考物理点击观看考点视频撬点基础点重难点基础点知识点  电磁感应中的动力学问题.安培力的大小eqblcrc}(avsalco(安培力公式:FA=BIl,感应电动势:E=Blv,感应电流:I=f(E,R)))FA=eqf(Blv,R).安培力的方向()用左手定则判断:先用定则判断感应电流的方向再用定则判定安培力的方向。()用楞次定律判断:安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向(选填“相同”或“相反”)。.安培力参与物体的运动:导体棒(或线框)在安培力和其他力的作用下可以做加速运动、减速运动、匀速运动、静止或做其他类型的运动可应用动能定理、牛顿运动定律等规律解题。右手左手相反知识点  电磁感应中的能量问题.能量转化:感应电流在磁场中受安培力外力克服安培力做功将转化为电流做功再将电能转化为的能。.转化实质:电磁感应现象的能量转化实质是其他形式的能与之间的转化。.电能的三种计算方法()利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服所做的功。()利用能量守恒求解:机械能的减少量等于产生的。()利用电路特征求解:通过电路中所产生的电热来计算。机械能路径其他形式电能安培力电能重难点一、电磁感应中的动力学问题.导体的两种运动状态()平衡状态:静止或匀速直线运动F合=。()非平衡状态:加速度不为零F合=ma。.电磁感应综合问题的两大研究对象及其关系电磁感应中导体棒既可视为电学对象(因为它相当于电源)又可视为力学对象(因为感应电流的存在而受到安培力)而感应电流I和导体棒的速度v则是联系这两大对象的纽带。.解答电磁感应中的动力学问题的一般思路()电路分析:等效电路图(导体棒相当于电源)。电路方程:I=eqf(BLv,R+r)。()受力分析:受力分析图(安培力大小、方向)动力学方程:F安=BILF合=ma(牛顿第二定律)。其中I=eqf(BLv,R总)可得F安=eqf(BLv,R总)注意这个公式是连接电学与力学问题的关键。()分析电磁感应中动力学问题的基本思路.解决电磁感应中力学问题的基本步骤()明确研究对象和物理过程即研究哪段导体在哪一过程切割磁感线。()根据导体运动状态应用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。()画出等效电路图应用闭合电路欧姆定律求回路中的感应电流。()分析研究导体受力情况要特别注意安培力方向的确定。()列出动力学方程或平衡方程求解。导体处于平衡状态静止或匀速直线运动状态。处理方法:根据平衡条件合外力等于零列式分析。导体处于非平衡状态加速度不为零。处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。.关于电磁感应中“收尾速度”及收尾情况的分析()收尾速度的表达式如图甲所示导体棒ab在恒定外力F作用下从静止开始沿光滑导轨做切割磁感线运动。已知磁感应强度为B导体棒长度为l电阻为r定值电阻为R其他电阻不计则收尾速度vm=eqf(FR+r,Bl)。若导体棒质量为m与导轨间的动摩擦因数为μ则同理有vm′=eqf(F-μmgR+r,Bl)。()两种典型的收尾情况以如图乙所示的情景为例导轨的倾角为θ则收尾速度vm=eqf(mgsinθR+r,Bl)。若导体棒进入磁场时v>vm则线框先减速再匀速若导体棒进入磁场时v<vm则线框先加速再匀速。特别提醒()当涉及两个导体棒同时切割磁感线问题的分析时要正确判断两个等效电源的串、并联关系确定总的感应电动势的大小。()当导体棒切割磁感线达到“收尾速度”时加速度a=此时的速度通常为最值。二、电磁感应中的能量转化问题.电磁感应中的能量转化闭合电路中产生感应电流的过程是其他形式的能向电能转化的过程。电磁感应现象中能量问题的实质是电能的转化问题桥梁是安培力。“外力”克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电能。同理安培力做功的过程是电能转化为其他形式能的过程安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。.安培力做功及对应的能量转化关系()电动机模型:如图甲所示回路通电后导体棒中存在电流受到安培力的作用而向右运动。通过安培力做功电能转化为导体棒的机械能。()发电机模型:如图乙所示导体棒因向右运动而产生感应电流受到安培力的阻碍作用。通过克服安培力做功机械能转化为回路的电能。综上所述安培力做功是电能和其他形式的能之间相互转化的桥梁如图所示。.求解电磁感应中的能量转化问题所选用解题规律()动能定理:合外力(包含安培力)所做的功等于导体棒动能的增量。()能量转化和守恒定律判断选定的系统在某一过程中能量是否守恒。分析该过程中能量形式哪种能量增加哪种能量减少。增加的能量等于减少的能量。()借助功能关系图分析电磁感应中的能量问题。理顺功能关系是分析电磁感应中能量转化问题的关键下面以如图所示的情景为例说明。图中倾角为θ的导轨不光滑外力F拉着导体棒向上加速垂直切割磁感线导体棒质量为m电阻为r。导体棒运动过程的功能关系如图所示。通过以上功能关系不难得到以下结论:WF+W安+Wf=ΔE机(功能原理)WF+WG+W安+Wf=ΔEk(动能定理)WF+WG+Wf=ΔEk+Q(-W安=Q).求解电磁感应中电能的三种主要思路()利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。()利用能量守恒定律求解:机械能的减少量等于产生的电能。()利用电路特征求解:通过电路中产生的电热来计算。.分析电磁感应中能量问题的基本步骤()用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。()画出等效电路搞清电路结构确定电流求出回路中电阻消耗电功率的表达式。()分析导体受力及各力做功情况用动能定理或能量守恒定律得到所满足的方程。特别提醒()在利用能量的转化和守恒解决电磁感应问题时第一要准确把握参与转化的能量的形式和种类第二要确定哪种能量增加哪种能量减少。()在电磁感应中若回路中电流恒定可以利用电路结构及W=UIt或Q=IRt直接进行计算若回路中电流变化则可用功能关系或能量守恒定律求解。()应用q=neqf(ΔΦ,R)求解电磁感应中的电荷量问题既可以分析恒定电流通过某横截面的电荷量也可以分析变化的电流通过某横截面的电荷量故在求解变速运动过程中由于电磁感应现象而涉及的电荷量问题时可直接利用q=neqf(ΔΦ,R)求解。.思维辨析()安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相同。(  )()电磁感应中产生的电能等于克服其他外力所做的功。(  )()q=neqf(ΔΦ,R)可以求解任何情况下通过导体的电荷量。(  )()在有安培力的作用下导体棒不能做加速运动。(  )()电磁感应中求焦耳热时均可直接用公式Q=IRt。(  )()电路中的电能增加外力一定克服安培力做了功。(  ).如图所示水平光滑的平行金属导轨左端接有电阻R匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在空间内质量一定的金属棒PQ垂直于导轨放置。今使棒以一定的初速度v向右运动当其通过位置a、b时速率分别为va、vb到位置c时棒刚好静止。设导轨与棒的电阻均不计a、b与b、c的间距相等则金属棒在由ab与bc的两个过程中下列说法中正确的是(  )A.金属棒运动的加速度相等B.通过金属棒横截面的电量相等C.回路中产生的电能Eab<EbcD.金属棒通过a、b两位置时的加速度大小关系为aa<ab解析 由F=BILI=eqf(BLv,R)F=ma可得a=eqf(BLv,mR)由于速度在减小故加速度在减小A、D错由q=ItI=eqf(E,R)E=neqf(ΔΦ,Δt)可得q=eqf(ΔΦ,R)由于两个过程磁通量的变化量相同故通过金属棒横截面的电量相等B正确由克服安培力做的功等于产生的电能即W=FL由于安培力越来越小故第二个过程克服安培力做的功小于第一个过程因此C错误。.两根足够长的光滑导轨竖直放置间距为L底端接阻值为R的电阻。将质量为m、电阻也为R的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端金属棒与导轨接触良好导轨所在的平面与磁感应强度为B的磁场垂直如图所示除金属棒和电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放则以下结论错误的是(  )A.金属棒向下运动时流过电阻R的电流方向为baB.最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡C.金属棒的速度为v时所受的安培力大小为BLvRD.金属棒的速度为v时金属棒两端的电势差为BLv解析 金属棒向下运动时切割磁感线由右手定则可知流过电阻R的电流方向为ba选项A正确金属棒在切割磁感线的过程中将金属棒的机械能转化为焦耳热最终停下处于静止状态其合力为零即弹簧的弹力与金属棒的重力平衡选项B正确当金属棒的速度为v时产生的电动势E=BLvI=eqf(E,R)=eqf(BLv,R)则金属棒所受的安培力大小F=BIL=eqf(BLv,R)选项C错误由欧姆定律可得金属棒两端的电势差U=IR=eqf(BLv,)选项D正确。故本题错误的选项是C。撬法命题法解题法 考法综述 本考点内容是高考的热点之一试题无论是选择题还是计算题综合性都较强难度也较大。在复习过程中既要抓基础又要重能力的训练应掌握:类问题电磁感应中的动力学问题、功和能量问题种思路解决电磁感应中的动力学问题思路、功和能量问题思路种速度收尾速度命题法 电磁感应中的动力学问题典例  如图所示两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力使它沿导轨匀速向上运动此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时撤去拉力a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时又恰能沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为Rb棒的质量为m重力加速度为g导轨电阻不计。求:()a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中a棒中的电流大小Ia与定值电阻R中的电流大小IR之比()a棒质量ma()a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。答案 ()eqf(,) ()eqf(,)m ()eqf(,)mgsinθ 解析 ()a棒沿导轨向上运动时a棒、b棒及电阻R中的电流分别为Ia、Ib、IR则有IRR=IbRbIa=IR+Ib联立解eqf(Ia,IR)=eqf(,)()由于a棒在PQ上方滑动过程中机械能守恒因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v与在磁场中向下滑动的速度大小v相等即v=v=v设磁场的磁感应强度为B金属导轨间距为L。a棒在磁场中运动时产生的感应电动势为E=BLv当a棒沿斜面向上运动时Ib=eqf(E,f(R,))由b棒恰好静止知IbLB=mgsinθ向下匀速运动时a棒中的电流为Ia′则Ia′=eqf(E,R)由a棒恰能匀速运动知Ia′LB=magsinθ联立解得ma=eqf(,)m()由题意知a棒沿斜面向上运动时所受拉力F=IaLB+magsinθ联立以上各式解得F=eqf(,)mgsinθ。【解题法】 解决电磁感应中动力学问题的一般思路()电路分析:根据法拉第电磁感应定律和右手定则确定电源画出等效电路图明确内、外电路分析外电路的串、并联关系。()受力分析:注意导体棒所受的安培力大小和方向。()运动分析:对运动过程进行“慢进”式推理分析应用牛顿第二定律或平衡条件对运动过程中各物理量进行分析。命题法 电磁感应中“收尾速度”类问题典例  如图甲所示两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上两导轨间距为LM、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中磁场方向垂直斜面向下导轨和金属杆的电阻可忽略让ab杆沿导轨由静止开始下滑导轨和金属杆接触良好不计它们之间的摩擦。()由b向a方向看到的装置如图乙所示请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图。()在加速下滑过程中当ab杆的速度大小为v时求此时ab杆中的电流及加速度的大小。()求在下滑过程中ab杆可以达到的最大速度。答案 ()见解析 ()eqf(BLv,R) gsinθ-eqf(BLv,mR)()eqf(mgRsinθ,BL)解析 ()如图所示ab杆受:重力mg竖直向下支持力FN垂直斜面向上安培力F沿斜面向上。()当ab杆速度为v时感应电动势E=BLv此时电路中电流I=eqf(E,R)=eqf(BLv,R)ab杆受到安培力F=BIL=eqf(BLv,R)根据牛顿运动定律有ma=mgsinθ-F=mgsinθ-eqf(BLv,R)a=gsinθ-eqf(BLv,mR)()当a=时ab杆有最大速度vm=eqf(mgRsinθ,BL)【解题法】 电磁学中有关“收尾速度”类问题的思考路线导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化…周而复始地循环直至最终达到稳定状态此时加速度为零而速度v通过加速达到最大值做匀速直线运动或通过减速达到稳定值做匀速直线运动。命题法 电磁感应中的焦耳热问题典例  如图所示两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=的斜面上导轨电阻不计间距L=m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ两区域的边界与斜面的交线为MNⅠ中的匀强磁场方向垂直斜面向下Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上两磁场的磁感应强度大小均为B=T。在区域Ⅰ中将质量m=kg电阻R=Ω的金属条ab放在导轨上ab刚好不下滑。然后在区域Ⅱ中将质量m=kg电阻R=Ω的光滑导体棒cd置于导轨上由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触取g=ms问:()cd下滑的过程中ab中的电流方向()ab刚要向上滑动时cd的速度v多大()从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中cd滑动的距离x=m此过程中ab上产生的热量Q是多少。答案 ()由a流向b ()ms ()J解析 ()根据右手定则判知cd中电流方向由d流向c故ab中电流方向由a流向b。()开始放置ab刚好不下滑时ab所受摩擦力为最大静摩擦力设其为Fmax有Fmax=mgsinθ设ab刚好要上滑时cd棒的感应电动势为E由法拉第电磁感应定律有E=BLv设电路中的感应电流为I由闭合电路欧姆定律有I=eqf(E,R+R)设ab所受安培力为F安有F安=BIL此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下由平衡条件有F安=mgsinθ+Fmax联立式代入数据解得:v=ms()设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总由能量守恒定律有mgxsinθ=Q总+eqf(,)mv由串联电路规律有Q=eqf(R,R+R)Q总联立解得:Q=J【解题法】 求解焦耳热Q的三种方法命题法 电磁感应中的功和能问题典例  半径分别为r和r的同心圆形导轨固定在同一水平面内一长为r质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面BA的延长线通过圆导轨中心O装置的俯视图如图所示。整个装置位于一匀强磁场中磁感应强度的大小为B方向竖直向下。在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)。直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动在转动过程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ导体棒和导轨的电阻均可忽略。重力加速度大小为g。求:()通过电阻R的感应电流的方向和大小()外力的功率。答案 ()由C端流向D端 eqf(ωBr,R)()eqf(,)μmgωr+eqf(ωBr,R)解析 ()在Δt时间内导体棒扫过的面积为ΔS=eqf(,)ωΔt(r)-r根据法拉第电磁感应定律导体棒上感应电动势的大小为ε=eqf(BΔS,Δt)根据右手定则感应电流的方向是从B端流向A端。因此通过电阻R的感应电流方向是从C端流向D端。由闭合电路欧姆定律可知通过电阻R的感应电流大小I满足I=eqf(ε,R)由式得I=eqf(ωBr,R)()由于质量分布均匀内、外圆导轨对导体棒的压力大小相等设大小为N在竖直方向有mg-N=导体棒受两导轨的滑动摩擦大小均为f=μN在Δt时间内导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为L=rωΔtL=rωΔt所以在Δt时间内导体棒克服摩擦力做的总功为Wf=f(L+L)在Δt时间内消耗在电阻R上的功为WR=IRΔt根据能量守恒定律知外力在Δt时间内做的功为W=Wf+WR外力的功率为P=eqf(W,Δt)由至式得P=eqf(,)μmgωr+eqf(ωBr,R)。【解题法】 用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤(可概括为先电后力再能量)。撬题对点题必刷题eqavsal(物理建模 电磁感应中的“杆轨”模型 ).“杆轨”模型()分类“杆轨”模型分为“单杆”型和“双杆”型导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜三种杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动、转动等磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化、非均匀变化等。()分析方法通过受力分析确定运动状态一般会有收尾状态。对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解。.单杆模型一根导体杆在导轨上滑动。“电动电”型“动电动”型示意图杆ab长为L质量为m电阻为R导轨光滑电阻不计杆ab长为L质量为m电阻为R导轨光滑电阻不计“电动电”型“动电动”型分析S闭合杆ab受安培力F=eqf(BLE,R)此时a=eqf(BLE,mR)杆ab速度v感应电动势BLv电流I安培力F=BIL加速度a当安培力F=时a=v最大杆ab释放后下滑此时a=gsinα杆ab速度v感应电动势E=BLv电流I=eqf(E,R)安培力F=BIL加速度a当安培力F=mgsinα时a=v最大运动形式变加速运动变加速运动最终状态匀速运动vmax=eqf(E,BL)匀速运动vmax=eqf(mgRsinα,BL)双杆模型的常见情况()初速度不为零不受其他水平外力的作用光滑的平行导轨光滑不等距导轨示意图质量m=m电阻r=r长度L=L质量m=m电阻r=r长度L=L续表光滑的平行导轨光滑不等距导轨规律分析杆MN做变减速运动杆PQ做变加速运动稳定时两杆的加速度均为零以相等的速度匀速运动杆MN做变减速运动杆PQ做变加速运动稳定时两杆的加速度均为零两杆的速度之比为()初速度为零一杆受到恒定水平外力的作用光滑的平行导轨不光滑平行导轨示意图质量m=m电阻r=r长度L=L摩擦力Ff=Ff质量m=m电阻r=r长度L=L光滑的平行导轨不光滑平行导轨规律分析开始时两杆做变加速运动稳定时两杆以相同的加速度做匀加速运动开始时若FFf则PQ杆先变加速后匀速运动MN杆静止。若F>FfPQ杆先变加速后匀加速运动MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动且加速度相同【典例】 如图两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ间距为L。导轨上端接有一平行板电容器电容为C。导轨处于匀强磁场中磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒棒可沿导轨下滑且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑求:()电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系()金属棒的速度大小随时间变化的关系。答案 ()Q=CBLv()v=eqf(msinθ-μcosθ,m+BLC)gt解析 ()设金属棒下滑的速度大小为v则感应电动势为E=BLv平行板电容器两极板之间的电势差为U=E设此时电容器极板上积累的电荷量为Q按定义有C=eqf(Q,U)联立式得Q=CBLv()设金属棒的速度大小为v时经历的时间为t通过金属棒的电流为i,金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上大小为f=BLi设在时间间隔(tt+Δt)内流经金属棒的电荷量为ΔQ按定义有i=eqf(ΔQ,Δt)ΔQ也是平行板电容器极板在时间间隔(tt+Δt)内增加的电荷量。由式得ΔQ=CBLΔv式中Δv为金属棒的速度变化量。按定义有a=eqf(Δv,Δt)金属棒所受到的摩擦力方向斜向上大小为f=μN式中N是金属棒对导轨的正压力的大小有N=mgcosθ金属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下设其大小为a根据牛顿第二定律有mgsinθ-f-f=ma联立至式得a=eqf(msinθ-μcosθ,m+BLC)g由式及题设可知金属棒做初速度为零的匀加速运动。t时刻金属棒的速度大小为v=eqf(msinθ-μcosθ,m+BLC)gt。【典例】 间距为L=m的足够长的金属直角导轨如图甲所示放置它们各有一边在同一水平面内另一边垂直于水平面。质量均为m=kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路。细杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=导轨的电阻不计细杆ab、cd的电阻分别为R=ΩR=Ω。整个装置处于磁感应强度大小为B=T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出)。当ab在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动测得拉力F与时间t的关系如图乙所示。g=ms。()求ab杆的加速度a。()求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小。()若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做的功为J通过cd杆横截面的电荷量为C求该过程中ab杆所产生的焦耳热。解析 ()由题图乙可知在t=时F=N对ab杆进行受力分析由牛顿第二定律得F-μmg=ma代入数据解得a=ms答案 ()ms ()ms ()J()从d向c看对cd杆进行受力分析如图所示当cd杆速度最大时有f=mg=μFNFN=F安F安=BILI=eqf(BLv,R+R)综合以上各式解得v=ms()整个过程中ab杆发生的位移x=eqf(v,a)=eqf(,)m=m对ab杆应用动能定理有WF-μmgx-W安=eqf(,)mv代入数据解得W安=J根据功能关系得Q总=W安所以ab杆上产生的热量Qab=eqf(R,R+R)Q总=J。心得体会电磁感应部分的知识在高考中往往以图象题的形式出现它形象直观包含信息量大综合考查了考生多方面的能力有一些学生由于不能正确地利用图象获取信息或者图象和物理过程不能统一到一起而出现这样那样的错误。现举一例如下:如图所示空间存在B=T、方向竖直向下的匀强磁场MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨间距l=mR是连接在导轨一端的电阻ab是跨接在导轨上质量为m=kg的导体棒。从零时刻开始通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F方向水平向左使其从静止开始沿导轨做加速运动此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是棒的vt图象其中OA段是直线AC段是曲线DE段是曲线图象的渐近线小型电动机在s末达到额定功率P=W此后保持功率不变。除R外其余部分电阻均不计g取ms。()求导体棒ab在~s内的加速度大小()求导体棒ab与导轨间的动摩擦因数及电阻R的值()若t=s时导体棒ab达最大速度从~s内共发生位移m试求~s内R上产生的热量是多少。答案 ()ms () Ω ()J错解错因分析 本题易错点在于不能正确分析图象以及临界状态导致错解。电磁感应与vt图象的综合问题是高考的热点问题解答此类题应认真分析图象从而获取有用信息图象中的斜率、截距、转折点或所有标注的点都要高度重视这往往是解题的关键。正解 ()由图象知s末导体棒ab的速度为v=ms在~s内的加速度大小为a=eqf(Δv,Δt)=eqf(,)ms=ms。()t=s时导体棒中感应电动势为E=Blv感应电流I=eqf(E,R)导体棒受到的安培力F=BIl即F=eqf(Blv,R)此时电动机牵引力为F=eqf(P,v)由牛顿第二定律得eqf(P,v)-eqf(Blv,R)-μmg=ma由图象知s末导体棒ab的最大速度为v=ms此时加速度为零同理有eqf(P,v)-eqf(Blv,R)-μmg=由以上各式解得μ=R=Ω。()~s内导体棒匀加速运动的位移s=eqf(v,)t=m~s内导体棒的位移s=(-)m=m由能量守恒得Q=Pt-eqblc(rc)(avsalco(f(,)mvoal(,)-f(,)mvoal(,)))-μmgs代入数据解得R上产生的热量Q=J。心得体会****

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