创新方案2014年高考物理精品教学案（章末专题与达标验收）第9章 电磁感应（22页Word）

创新方案2014年高考物理精品教学案（章末专题与达标验收）第9章 电磁感应（22页Word）内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 “杆导轨”模型问题1 “杆导轨”模型的特点“杆导轨”模型类试题命题的“基本元素”：导轨、金属棒、磁场。 具有如下的变化特点：(1)对于导轨：导轨的形状：常见导轨的形状为 U 形，还可以为圆形、三角形等；导轨的闭合性：导轨本身可以不闭合，也可以闭合；导轨电阻：电阻不计、均匀分布或部分有电阻、串联外电阻；导轨的放置：水平、竖直、倾斜放置等。 (2)对于金属棒：金属棒的受力情况：受安培力以外的拉力、阻力或仅受安培力；金属棒的初始状态：静止或运动；金属棒的运动状态：匀速运动、匀变速运动、非匀变速直线运动或转动；金属棒切割磁感线状况：整体切割磁感线或部分切割磁感线；金 2、属棒与导轨的连接：金属棒可整体或部分接入电路，即金属棒的有效长度问题。 (3)对于磁场：磁场的状态：磁场可以是稳定不变的，也可以是均匀变化或非均匀变化的。 磁场的分布：有界或无界。 2解决“杆导轨”模型问题的思路(1)要选取金属棒为研究对象；(2)分析棒的受力情况，分清变力和不变力，特别注意由于金属棒速度变化引起的感应电动势、感应电流、安培力的变化情况；(3)分析金属棒的加速度和速度的变化情况；(4)根据棒的最终运动情况，依据平衡条件或牛顿第二定律列方程。 (5)若要求某力做的功或焦耳热，就要明确各力做功的正负，哪些形式的能量参与转化，如何转化，(如安培力做负功就有其它形式的能转化为电能，最终变为焦耳 3、热) 最后由动能定理或能量守恒求解。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 两种类型(1)电磁感应中不受恒定外力的“杆导轨”模型：物理模型 匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为 B，棒 为 L，质量为 m，初速度为平导轨光滑，除电阻 R 外，其他电阻不计动态分析设运动过程中某时刻棒的速度为 v，由牛顿第二定律知棒 加速度为 a，a、v 反向，随速度的减小，棒的加速度 a 减小，当 a0 时，I0运动形式 静止力学特征 a0 v0收尾状态电学特征 I0典例 1 (2012上海黄浦区质检)水平固定放置的足够长的 U 形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，如图 1 所示，在导轨上放着金属棒 始时 以水平初 4、速度 右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程()图 1A产生的总内能相等B通过 的电荷量相等C电流所做的功相等D安培力对 所做的功不相等解析产生的总内能等于金属棒减少的动能，选项 A 正确；两种情况下，当金属棒速度相等时，在粗糙导轨滑行时的加速度较大，所以导轨光滑时金属棒滑行的较远，根据q t 可知，导轨光滑时通过 的电荷量较大，选项 B 错误；两个过R B属棒减少的动能相等，所以导轨光滑时安培力做的功等于导轨粗糙时安培力做的光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，选项 D 正确；因为电流所做的功等于安培力做的功，所以选项 C 错误。 答案) 电磁感应中受恒定外力的“ 5、杆导轨”模型：物理模型匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为 B，棒 为 L，质量为 m，初速度为零，拉力恒为 F，水平导轨光滑，除电阻 R 外，其他电阻不计动态分析设运动过程中某时刻棒的速度为 v，由牛顿第二定律知棒 加速度为a ，a、v 同向，随速度的增加，棒的加速度 a 减小，当 a02v 最大，I 恒定速直线运动力学特征 a0v 恒定不变收尾状态电学特征 I 恒定典例 2如图 2 所示，在水平桌面上放置两条相距 l 的平行粗糙且无限长的金属导轨 值为 R 的电阻与导轨的 a、c 端相连。 金属滑杆 直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好。 整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感 6、应强度的大小为 B。 滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为 m 的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态。 现若从静止开始释放物块，用 I 表示稳定后回路中的感应电流，g 表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为 在物块下落过程中( )图 2光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 物体的最终速度为体的最终速度为定后物体重力的功率为 体重力的最大功率可能大于mg析由题意分析可知，从静止释放物块，它将带动金属滑杆 起运动，当它们稳定时最终将以某一速度做匀速运动而处于平衡状态。 设 最终速度为 v，对 F f v ，所以 A 项正确；又从能量守 7、恒角度进行块的重力的功率转化为因克服安培力做功而产生的电热功率和克服摩擦力做功产生的热功率，所以有 fvmg v，得 v ，故 B 项正确，C 项错误；物块重力m故 D 错误。 案题小测验1如图 3 所示，两根足够长的光滑平行金属导轨 Q 间距为 l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角。 完全相同的两金属棒 ab、别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为 m阻均为R，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度 B，棒 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒 好能够保持静止。 取g10 m/s 2，问图 3(1)通过棒 电流 I 是多少，方向如 8、何。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)棒 到的力 F 多大。 (3)棒 产生 Q 的热量，力 F 做的功 W 是多少。 解析：(1)棒 到的安培力棒 共点力作用下平衡，则30 由式，代入数据解得 I 1 A 根据楞次定律可知，棒 的电流方向由 d 至 c (2)棒 棒 到的安培力大小相等 共点力平衡知F0 代入数据解得F(3)设在时间 t 内棒 生 Q 的热量，由焦耳定律知QI 2设棒 速运动的速度大小为 v，其产生的感应电动势EBl v 由闭合电路欧姆定律知 I t 内，棒 导轨的位移x力 F 做的功光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 综合上述各式，代入数据解得W 答案：(1)1 9、 A 方向由 d 至 c(2)N(3)2.(2011全国高考)如图 4，两根足够长的金属导轨 ab、直放置，导轨间距离为L，电阻不计。 在导轨上端并接两个额定功率均为 P、电阻均为 R 的小灯泡。 整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。 现将一质量为 m、电阻可以忽略的金属棒 图示位置由静止开始释放。 金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。 已知某时刻后两灯泡保持正常发光。 重力加速度为 g。 求：图 4(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。 解析：(1)设小灯泡的额定电流为 PI R 20由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经 电 10、流为I2I 0 此时金属棒 受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有联立式得光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 P(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速度为 v，由电磁感应定律与欧姆定律得EE 联立式得v 21) (2)P 所示，一矩形金属框架与水平面成角 37 ，宽 L0.4 m，上、下两端各有一个电阻 ，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度 B。 金属杆，与框架良好接触，其质量m0.1 阻 r，杆与框架的动摩擦因数 杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻 生的热量 (取 g10 m/s2，70.6，7求：图 5(1)流过 11、 最大电流；(2)从开始到速度最大的过程中 沿斜面下滑的距离；(3)在时间 1 s 内通过 某横截面的最大电荷量。 解析：(1)当满足 mg mg 时 有最大电流 A 0的最大电流为。 (2)Q 总 4Q 02 J ，E mI V此时杆的速度为 m/s2.5 m/Q 总 012 2 2 2220m(3)1 s 内通过 的最大电荷量 q C。 2答案：(1)(2)m(3)2 m 的足够长的金属直角导轨如图 6 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 m0.1 金属细杆 ab、导轨垂直接触形成闭合回路，细杆与导轨之间的动摩擦因数均为 轨电阻不计，细杆 ab、阻分别为 ，R 2。 整个装置处于磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中。 当 平行于水平导轨的拉图 6光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，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 7 所示。 ( g10 m/s 2)(1)求 的加速度 a；(2)当 达到最大速度 v 时，求 的速度大小；(3)若从开始到 达到最大速。