江蘇專用2025版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí)第九章電磁感應(yīng)本章學(xué)科素養(yǎng)提升講義含解析

PAGEPAGE3本章學(xué)科素養(yǎng)提升1.“桿＋導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點(diǎn)，考查的學(xué)問點(diǎn)多，題目的綜合性強(qiáng)，物理情景改變空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn).“桿＋導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點(diǎn))；導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運(yùn)動(dòng)等.2.該模型的解題思路(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；(2)求回路中的電流大小；(3)分析探討導(dǎo)體受力狀況(包含安培力，用左手定則確定其方向)；(4)列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解.例1如圖1甲所示，兩根足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為α，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連.不計(jì)一切摩擦，不計(jì)導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g.現(xiàn)在閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放.圖1(1)推斷金屬棒ab中電流的方向；(2)若電阻箱R2接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h時(shí)，速度為v，求此過程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)當(dāng)B＝0.40T，L＝0.50m，α＝37°時(shí)，金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的改變關(guān)系，如圖乙所示.取g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求R1的阻值和金屬棒的質(zhì)量m.解析(1)由右手定則，金屬棒ab中的電流方向由b到a.(2)由能量守恒定律知，金屬棒削減的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱之和，即mgh＝eq\f(1,2)mv2＋Q則Q＝mgh－eq\f(1,2)mv2.(3)金屬棒達(dá)到最大速度vm時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E＝BLvm由閉合電路的歐姆定律得：I＝eq\f(E,R1＋R2)從b端向a端看，金屬棒受力如圖所示金屬棒達(dá)到最大速度時(shí)，滿意：mgsinα－BIL＝0由以上三式得vm＝eq\f(mgsinα,B2L2)(R2＋R1)由題圖乙可知：斜率k＝eq\f(60－30,2.0)m·s－1·Ω－1＝15m·s－1·Ω－1，縱軸截距vm0＝30m/s所以eq\f(mgsinα,B2L2)R1＝vm0，eq\f(mgsinα,B2L2)＝k解得R1＝2.0Ω，m＝0.1kg.答案(1)b→a(2)mgh－eq\f(1,2)mv2(3)2.0Ω0.1kg解決此類問題要抓住三點(diǎn)1.棒的穩(wěn)定狀態(tài)一般是勻速運(yùn)動(dòng)(達(dá)到最大速度或最小速度，此時(shí)合力為零)；2.整個(gè)電路產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵從能量守恒定律.分析電磁感應(yīng)圖象問題的思路例2如圖2，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻.線框下落過程形態(tài)不變，ab邊始終保持與磁場(chǎng)水平邊界線OO′平行，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.設(shè)OO′下方磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣阻力的影響，則下列哪一個(gè)圖象不行能反映線框下落過程中速度v隨時(shí)間t改變的規(guī)律()圖2解析線框在0～t1這段時(shí)間內(nèi)做自由落體運(yùn)動(dòng)，v－t圖象為過原點(diǎn)的傾斜直線，t2之后線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域中，無感應(yīng)電流，線框不受安培力，只受重力，線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，v－t圖象為傾斜直線.t1～t2這段時(shí)間線框受到安培力作用，線框的運(yùn)動(dòng)類型只有三種，即可能為勻速直線運(yùn)動(dòng)，也可能為加速度漸漸