2022屆高考物理一輪復習-物理思想方法與高考能力要求22課件-人教大綱版23VIP

1．等效轉化思想解決電磁感應電路問題【例1】如圖所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度B＝0.40T，OCA導軌與OA直導軌分別在O點和A點接一阻值R1＝3.0Ω和R2＝6.0Ω幾何尺寸可忽略的定值電阻，導軌OCA的曲線方程為y＝1.0sin，金屬棒ab長1.5m，以速度v＝5.0m/s水平向右勻速運動(b點始終在x軸上)，設金屬棒與導軌接觸良好，摩擦不計，電路中除了電阻R1和R2外，其余電阻均不計，曲線OCA與x軸之間所圍面積為1.9m2，求：物理思想方法與高考能力要求（十二）第一頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第一頁，編輯于星期四：二十點三十分。(1)金屬棒在導軌上運動時R1的最大功率；(2)金屬棒在導軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中通過金屬棒ab的電荷量；(3)金屬棒在導軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中外力必須做多少功？第二頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第二頁，編輯于星期四：二十點三十分。解析：金屬棒切割磁感線的有效長度不斷變化，ab棒等效為電動勢變化的電源，等效電路如右圖所示，可知R1、R2并聯(lián)，所以總電阻R總＝(1)由等效電路可知，R1的功率為：P1＝，所以當E＝Em＝Bymv時，R1的功率最大為：P1m＝＝1.33W.(2)將OA分成n份長度為Δx的小段，每一小段中金屬棒的有效長度可認為是一定的，設為yi(i＝1,2,3……n)，由于金屬棒向右勻速運動，設金屬棒每通過Δx的位移所用的時間為Δt，則金屬棒每通過Δx的位移，通過其電荷量的表達式為：第三頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第三頁，編輯于星期四：二十點三十分。其中yiΔx為金屬棒每通過Δx位移所掃過的有效面積，設為Si，所以qi＝金屬棒在導軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中通過金屬棒ab的電荷量為：q＝q1＋q2＋…＋qi＝(式中S即為題目中曲線OCA與x軸之間所圍的面積)代入數(shù)據(jù)得q＝0.38C.(3)因為E＝Byv＝0.4×5×所以ab棒產(chǎn)生的是正弦式交變電流，且最大值為Em＝2V，其有效值為E有效＝，得金屬棒在導軌上運動從x＝0到x＝3m的過程中，R1、R2產(chǎn)生的熱量為：Q＝，由功能關系得：WF＝Q，代入數(shù)據(jù)得WF＝0.6J.答案：(1)1.33W(2)0.38C(3)0.6J第四頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第四頁，編輯于星期四：二十點三十分。解決電磁感應電路問題的關鍵就是借鑒或利用相似原型來變換物理模型，即把電磁感應的問題等效或轉換成恒定直流電路，把產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體等效為內電路，感應電動勢的大小相當于電源電動勢，其余部分相當于外電路，并畫出等效電路圖．此時，處理問題的方法與閉合電路求解基本一致，唯一要注意的是電磁感應現(xiàn)象中，有時導體兩端有電壓，但沒有電流流過，這類似電源兩端有電勢差但沒有接入電路時，電流為零．第五頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第五頁，編輯于星期四：二十點三十分。2．臨界、極值思想求解“穩(wěn)定速度”

電磁感應中的臨界問題往往出現(xiàn)在穩(wěn)定速度的求解上，穩(wěn)定速度(臨界速度)的臨界點一是物體受力平衡，另一個是能量轉化達到平衡．第六頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第六頁，編輯于星期四：二十點三十分。【例2】如圖所示，在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，有兩根水平放置相距為L且足夠長的平行金屬導軌AB、CD，在導軌的AC間連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導軌放置的金屬棒ab的質量為m，導軌和金屬棒的電阻不計，金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ，若用恒力F沿水平向右拉棒運動，求金屬棒的最大速度．第七頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第七頁，編輯于星期四：二十點三十分。解析：ab棒受恒力F作用向右加速運動產(chǎn)生感應電流，電流在磁場中受安培力F安作用，如右圖所示，隨v↑→

E↑→E↑→I↑→F安↑→F合↓→a↓，金屬棒所受合力為零時，加速度為零，速度最大，根據(jù)平衡條件有：

F－F安－Ff＝0①又有F安＝BIL②I＝③E＝BLv④Ff＝μmg⑤由①②③④⑤解得vm＝.答案：第八頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第八頁，編輯于星期四：二十點三十分。3．守恒思維法求能量【例3】如圖所示，在水平面內有兩條光滑導軌MN、PQ，其上放有兩根靜止的導體棒ab、cd，質量分別為m1、m2.一質量為M的永久磁鐵，從軌道和導體棒組成的平面的正上方高為h的地方落下，當磁鐵的重心下落到導軌和導體棒組成的平面內時磁鐵的速度為v，導體棒ab的動能為Ek.此過程中兩根導體棒、導體棒與磁鐵之間沒有發(fā)生碰撞．求：第九頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第九頁，編輯于星期四：二十點三十分。(1)磁鐵在下落過程中受到的平均阻力．(2)磁鐵在下落過程中導體棒中產(chǎn)生的總熱量．解析：(1)設磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，由動能定理有(Mg－F)h＝Mv2 ①得：F＝Mg－. ②第十頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第十頁，編輯于星期四：二十點三十分。(2)導體棒ab、cd組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，設磁鐵的重心下落到導軌和導體棒組成的平面內時ab、cd的速度分別為v1、v2有：m1v1＝m2v2③設磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有由③④⑤可得：Q＝Mgh－Mv2－Ek.答案：(1)Mg－(2)Mgh－Mv2－Ek第十一頁，編輯于星期一：十三點五十一分。第十一頁，編輯于星期四：二十點三十分。電磁感應的過程往往涉及多種形