《高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 能力課1 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理總復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 能力課1 電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題課件（40頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、能力課能力課1電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題電磁感應(yīng)中的圖象和電路問題熱考點(diǎn)熱考點(diǎn)電磁感應(yīng)中的圖象問題電磁感應(yīng)中的圖象問題1. .圖象類型圖象類型(1)電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電和感應(yīng)電流流I等隨時(shí)間變化的圖象，即等隨時(shí)間變化的圖象，即Bt圖象、圖象、t圖象、圖象、Et圖象和圖象和It圖象。圖象。(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，有時(shí)還常涉及感對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，有時(shí)還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流和感應(yīng)電流I等隨位移變化的圖象，即等隨位移變化的圖象，即Ex圖象和圖象和I

2、x圖象等。圖象等。2. .兩類圖象問題兩類圖象問題(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象。由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象。(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。3. .解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、弄清初始條件、正負(fù)方向的對應(yīng)變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式、進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵。進(jìn)出磁場的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等是解決此類問題的關(guān)鍵。4.電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個(gè)常用方法電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個(gè)常用方法排除法排除法定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量

3、的變化定性地分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢趨勢(增大還是減小增大還是減小)、變化快慢、變化快慢(均勻變化均勻變化還是非均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正，特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。函數(shù)法函數(shù)法根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對圖象進(jìn)行分析和判斷。進(jìn)行分析和判斷。命題角度命題角度1磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象問題磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的圖象問題【例【例1】將一段導(dǎo)線繞成圖將一段導(dǎo)線繞成圖1甲所示的閉合回路，并固定在水平面甲所示的閉合回路，并固定在水平面(

4、紙面紙面)內(nèi)?；芈返膬?nèi)。回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中。回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)中?；芈返膱A環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場有垂直紙面的磁場，以向里為磁場，以向里為磁場的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)隨時(shí)間間t變化的圖象如圖乙所示。用變化的圖象如圖乙所示。用F表示表示ab邊受到的安培力，以水平向右為邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反應(yīng)的正方向，能正確反應(yīng)F隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的圖象是變化的圖象是()圖圖1答案答案B【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練1】(多選多選)如圖如圖2甲所示，在水平面上固定一個(gè)匝數(shù)為甲所示，在水平面上固定一個(gè)匝數(shù)為10匝的匝的等邊三角

5、形金屬線框，總電阻為等邊三角形金屬線框，總電阻為3 ，邊長為，邊長為0.4 m。金屬框處于兩個(gè)半。金屬框處于兩個(gè)半徑為徑為0.1 m的圓形勻強(qiáng)磁場中，頂點(diǎn)的圓形勻強(qiáng)磁場中，頂點(diǎn)A恰好位于左邊圓的圓心，恰好位于左邊圓的圓心，BC邊的邊的中點(diǎn)恰好與右邊圓的圓心重合。左邊磁場方向垂直紙面向外，右邊磁場中點(diǎn)恰好與右邊圓的圓心重合。左邊磁場方向垂直紙面向外，右邊磁場垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確是垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示，則下列說法正確是(取取3)()圖圖2A. .線框中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針方向線框中感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針方向B. .t0.4 s時(shí)，穿

6、過線框的磁通量為時(shí)，穿過線框的磁通量為0.005 WbC. .經(jīng)過經(jīng)過t0.4 s，線框中產(chǎn)生的熱量為，線框中產(chǎn)生的熱量為0.3 J D. .前前0.4 s內(nèi)流過線框某截面的電荷量為內(nèi)流過線框某截面的電荷量為0.2 C答案答案CD命題角度命題角度2導(dǎo)體切割磁感線的圖象問題導(dǎo)體切割磁感線的圖象問題【例【例2】(2018東北三校聯(lián)考東北三校聯(lián)考)(多選多選)如圖如圖3所示，所示，M、N為為同一水平面內(nèi)的兩條平行長直導(dǎo)軌，左端串聯(lián)電阻同一水平面內(nèi)的兩條平行長直導(dǎo)軌，左端串聯(lián)電阻R，金，金屬桿屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，金屬桿和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，桿與垂直導(dǎo)軌放置，金屬桿和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，桿與導(dǎo)軌間接觸良好且無

7、摩擦，整個(gè)裝置處于豎直方向的勻?qū)к夐g接觸良好且無摩擦，整個(gè)裝置處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)對金屬桿強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)對金屬桿ab施加一個(gè)與其垂直的水平方向施加一個(gè)與其垂直的水平方向的恒力的恒力F，使金屬桿從靜止開始運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，金，使金屬桿從靜止開始運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，金屬桿的速度大小為屬桿的速度大小為v，R上消耗的總能量為上消耗的總能量為E，則下列關(guān)于，則下列關(guān)于v、E隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是()圖圖3解析解析對金屬桿對金屬桿ab施加一個(gè)與其垂直的水平方向的恒力施加一個(gè)與其垂直的水平方向的恒力F，使，使金屬桿從靜止開始運(yùn)動(dòng)。由于金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電金屬桿

8、從靜止開始運(yùn)動(dòng)。由于金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，受到隨速度的增大而增大的安培力作用，動(dòng)勢和感應(yīng)電流，受到隨速度的增大而增大的安培力作用，所以金屬桿做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安培力增大到所以金屬桿做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)安培力增大到等于水平方向的恒力等于水平方向的恒力F時(shí)，金屬桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)，金屬桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)，vt圖象圖象A正確，正確，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知，開始水平方向的恒力錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知，開始水平方向的恒力F做的做的功一部分使金屬桿動(dòng)能增大，另一部分轉(zhuǎn)化為電能，被電阻功一部分使金屬桿動(dòng)能增大，另一部分轉(zhuǎn)化為電能，被電阻R消耗掉；當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)后，水平方向

9、的恒力消耗掉；當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)后，水平方向的恒力F所做的功等所做的功等于于R上消耗的總能量上消耗的總能量E，因此，因此Et圖象可能正確的是選項(xiàng)圖象可能正確的是選項(xiàng)D。答案答案AD【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練2】將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為將一均勻?qū)Ь€圍成一圓心角為90的扇形的扇形導(dǎo)線框?qū)Ь€框OMN，其中，其中OMR，圓弧，圓弧MN的圓心為的圓心為O點(diǎn)，將導(dǎo)點(diǎn)，將導(dǎo)線框的線框的O點(diǎn)置于如圖點(diǎn)置于如圖4所示的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其中第二所示的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，其中第二和第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度和第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為大小為B，第三象限存在垂直紙面向外的勻

10、強(qiáng)磁場，磁感，第三象限存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為應(yīng)強(qiáng)度大小為2B。從。從t0時(shí)刻開始讓導(dǎo)線框以時(shí)刻開始讓導(dǎo)線框以O(shè)點(diǎn)為圓心，點(diǎn)為圓心，以恒定的角速度以恒定的角速度沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假定沿沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假定沿ONM方向的電流為正，則線框中的電流隨時(shí)間的變化規(guī)方向的電流為正，則線框中的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律描繪正確的是律描繪正確的是()圖圖4答案答案B命題角度命題角度3電磁感應(yīng)中雙電源問題與圖象的綜合電磁感應(yīng)中雙電源問題與圖象的綜合【例【例3】如圖如圖5所示為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)所示為兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為度大小均為B，方向分別垂直紙面向

11、里和向外，磁場，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場寬度均為寬度均為L，距磁場區(qū)域的左側(cè)，距磁場區(qū)域的左側(cè)L處，有一邊長為處，有一邊長為L的的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方，且線框平面與磁場方向垂直，現(xiàn)用外力向垂直，現(xiàn)用外力F使線框以速度使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)勻速穿過磁場區(qū)域，以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流沿逆時(shí)針方域，以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流沿逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢向時(shí)的電動(dòng)勢E為正，磁感線垂直紙面向里時(shí)磁通量為正，磁感線垂直紙面向里時(shí)磁通量的方向?yàn)檎饬Φ姆较驗(yàn)檎?，外力F向右為正。則以下關(guān)于線框中向右為正。則以下關(guān)于線框中的磁通量的磁通量、感

12、應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電動(dòng)勢E、外力、外力F和電功率和電功率P隨時(shí)間隨時(shí)間變化的圖象正確的是變化的圖象正確的是()圖圖5解析解析當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)L時(shí)開始進(jìn)入磁場，磁通量開始增加，當(dāng)全時(shí)開始進(jìn)入磁場，磁通量開始增加，當(dāng)全部進(jìn)入時(shí)達(dá)到最大；此后向外的磁通量增加，總磁通量減?。徊窟M(jìn)入時(shí)達(dá)到最大；此后向外的磁通量增加，總磁通量減??；當(dāng)運(yùn)動(dòng)到當(dāng)運(yùn)動(dòng)到2.5L時(shí)，磁通量最小，故選項(xiàng)時(shí)，磁通量最小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)線框進(jìn)入第錯(cuò)誤；當(dāng)線框進(jìn)入第一個(gè)磁場時(shí)，由一個(gè)磁場時(shí)，由EBLv可知，可知，E保持不變，而開始進(jìn)入第二保持不變，而開始進(jìn)入第二個(gè)磁場時(shí)，兩邊同時(shí)切割磁感線，電動(dòng)勢應(yīng)為個(gè)磁場時(shí)，兩邊同時(shí)切割磁感線，電動(dòng)

13、勢應(yīng)為2BLv，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因安培力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，故拉力應(yīng)一直向右，錯(cuò)誤；因安培力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，故拉力應(yīng)一直向右，故選項(xiàng)故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；拉力的功率錯(cuò)誤；拉力的功率PFv，因速度不變，而線框在第，因速度不變，而線框在第一個(gè)磁場時(shí)，電流為定值，拉力也為定值；兩邊分別在兩個(gè)一個(gè)磁場時(shí)，電流為定值，拉力也為定值；兩邊分別在兩個(gè)磁場中時(shí)，由選項(xiàng)磁場中時(shí)，由選項(xiàng)B的分析可知，電流加倍，回路中總電動(dòng)勢的分析可知，電流加倍，回路中總電動(dòng)勢加倍，功率變?yōu)樵瓉淼募颖叮β首優(yōu)樵瓉淼?倍；此后從第二個(gè)磁場中離開時(shí)，安倍；此后從第二個(gè)磁場中離開時(shí)，安培力應(yīng)等于線框在第一個(gè)磁場中的安培力，所以功率應(yīng)

14、等于培力應(yīng)等于線框在第一個(gè)磁場中的安培力，所以功率應(yīng)等于在第一個(gè)磁場中的功率，故選項(xiàng)在第一個(gè)磁場中的功率，故選項(xiàng)D正確。正確。答案答案D【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練3】(2018保定模擬保定模擬)如圖如圖6所示為有理想邊界的所示為有理想邊界的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為兩個(gè)勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B0.5 T，兩邊界間距，兩邊界間距s0.1 m，一邊長，一邊長L0.2 m的正方形線框的正方形線框abcd由粗細(xì)均勻的電由粗細(xì)均勻的電阻絲圍成，總電阻為阻絲圍成，總電阻為R0.4 ，現(xiàn)使線框以，現(xiàn)使線框以v2 m/s的速度的速度從位置從位置勻速運(yùn)動(dòng)到位置勻速運(yùn)動(dòng)到位置，則下列能正確反映整個(gè)過程中，則下列能正

15、確反映整個(gè)過程中線框線框a、b兩點(diǎn)間的電勢差兩點(diǎn)間的電勢差Uab隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的圖線是變化的圖線是()圖圖6答案答案A?？键c(diǎn)?？键c(diǎn)電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題1.電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖電磁感應(yīng)中電路知識(shí)的關(guān)系圖2.“三步走三步走”分析電路為主的電磁感應(yīng)問題分析電路為主的電磁感應(yīng)問題【例【例4】(2017江西新余期末江西新余期末)如圖如圖7甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距平行固定放置，間距d0.5 m，電阻不計(jì)，左端通過導(dǎo)線與阻值，電阻不計(jì)，左端通過導(dǎo)線與阻值R2 的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值R

16、L4 的小燈泡的小燈泡L連接。在連接。在CDFE矩矩形區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，形區(qū)域內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，CE長長l2 m，有一阻值，有一阻值r2 的金屬棒的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界放置在靠近磁場邊界CD處處(恰好不在磁場中恰好不在磁場中)。CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。在隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。在t0至至t4 s內(nèi)，金屬棒內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在保持靜止，在t4 s時(shí)使金屬棒時(shí)使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng)。已知從場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動(dòng)。已知從t0開始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場邊界

17、開始到金屬棒運(yùn)動(dòng)到磁場邊界EF處處的整個(gè)過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化。求：的整個(gè)過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化。求：(1)通過小燈泡的電流；通過小燈泡的電流；(2)金屬棒金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小。在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小。圖圖7解析解析(1)在在t0至至t4 s內(nèi)，金屬棒內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，磁場變化導(dǎo)致電路中產(chǎn)保持靜止，磁場變化導(dǎo)致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。等效電路為生感應(yīng)電動(dòng)勢。等效電路為r與與R并聯(lián)，再與并聯(lián)，再與RL串聯(lián)，電路的總電阻串聯(lián)，電路的總電阻由于燈泡中電流不變，所以燈泡的電流由于燈泡中電流不變，所以燈泡的電流ILI0.1 A，電動(dòng)勢電動(dòng)勢EIR總總Bdv解得

18、棒解得棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小在磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的速度大小v1 m/s。答案答案(1)0.1 A(2)1 m/s【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練4】(2018焦作一模焦作一模)(多選多選)如圖如圖8所示，兩根足夠長的光滑金所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l1 m，cd間、間、de間、間、cf間分別接著阻值間分別接著阻值R10 的電阻。一阻值的電阻。一阻值R10 的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab以速度以速度v4 m/s勻速向左運(yùn)勻速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好；導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0.5 T、方向豎直

19、向下的勻強(qiáng)磁場。下列說法正確的是、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場。下列說法正確的是()A. .導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛芍须娏鞯牧飨驗(yàn)橛蒪到到aB. .cd兩端的電壓為兩端的電壓為1 VC.de兩端的電壓為兩端的電壓為1 VD. .fe兩端的電壓為兩端的電壓為1 V圖圖8答案答案BD電磁感應(yīng)中的電磁感應(yīng)中的“桿導(dǎo)軌桿導(dǎo)軌”模型模型建構(gòu)模型能力的培建構(gòu)模型能力的培養(yǎng)養(yǎng)模型一模型一“單桿導(dǎo)軌單桿導(dǎo)軌”模型模型1.單桿水平式單桿水平式(導(dǎo)軌光滑導(dǎo)軌光滑)2.單桿傾斜式單桿傾斜式(導(dǎo)軌光滑導(dǎo)軌光滑)【例【例1】如圖如圖9所示，足夠長的金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，金屬導(dǎo)軌寬度所示，足夠長的金屬導(dǎo)軌固定在水平面

20、上，金屬導(dǎo)軌寬度L1.0 m，導(dǎo)軌上放有垂直導(dǎo)軌的金屬桿，導(dǎo)軌上放有垂直導(dǎo)軌的金屬桿P，金屬桿質(zhì)量為，金屬桿質(zhì)量為m0.1 kg，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T、豎直向下的勻強(qiáng)磁場。連接在導(dǎo)軌左端、豎直向下的勻強(qiáng)磁場。連接在導(dǎo)軌左端的電阻的電阻R3.0 ，金屬桿的電阻，金屬桿的電阻r1.0 ，其余部分電阻不計(jì)。某時(shí)刻，其余部分電阻不計(jì)。某時(shí)刻給金屬桿一個(gè)水平向右的恒力給金屬桿一個(gè)水平向右的恒力F，金屬桿，金屬桿P由靜止開始運(yùn)動(dòng)，圖乙是金由靜止開始運(yùn)動(dòng)，圖乙是金屬桿屬桿P運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)過程的vt圖象，導(dǎo)軌與金屬桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)圖象，導(dǎo)軌與金屬桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5。在金。在金屬

21、桿屬桿P運(yùn)動(dòng)的過程中，第一個(gè)運(yùn)動(dòng)的過程中，第一個(gè)2 s內(nèi)通過金屬桿內(nèi)通過金屬桿P的電荷量與第二個(gè)的電荷量與第二個(gè)2 s內(nèi)內(nèi)通過通過P的電荷量之比為的電荷量之比為35。g取取10 m/s2。求：。求：(1)水平恒力水平恒力F的大??；的大?。?2)前前4 s內(nèi)電阻內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。上產(chǎn)生的熱量。圖圖9解析解析(1)由圖乙可知金屬桿由圖乙可知金屬桿P先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，2 s后做勻速直后做勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)當(dāng)當(dāng)t2 s時(shí)，時(shí)，v4 m/s，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢EBLv根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有FFmg0解得解得F0.75 N。設(shè)第一個(gè)設(shè)第一個(gè)2

22、 s內(nèi)金屬桿內(nèi)金屬桿P的位移為的位移為x1，第二個(gè)，第二個(gè)2 s內(nèi)內(nèi)P的位移為的位移為x2則則1BLx1，2BLx2BLvt又由于又由于q1q235聯(lián)立解得聯(lián)立解得x28 m，x14.8 m前前4 s內(nèi)由能量守恒定律得內(nèi)由能量守恒定律得其中其中QrQRrR13解得解得QR1.8 J。答案答案(1)0.75 N(2)1.8 J模型二模型二“雙桿導(dǎo)軌雙桿導(dǎo)軌”模型模型示意圖示意圖力學(xué)觀點(diǎn)力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒1受安培力的作用做加速度減小的減受安培力的作用做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒2受安培力的作用做加速度受安培力的作用做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后兩棒以相同的速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后兩

23、棒以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)兩棒以相同的加速度兩棒以相同的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)量觀點(diǎn)動(dòng)量觀點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)量守恒系統(tǒng)動(dòng)量守恒系統(tǒng)動(dòng)量不守恒系統(tǒng)動(dòng)量不守恒能量觀點(diǎn)能量觀點(diǎn)棒棒1動(dòng)能的減少量棒動(dòng)能的減少量棒2動(dòng)能的增加量焦動(dòng)能的增加量焦耳熱耳熱外力做的功棒外力做的功棒1的的動(dòng)能棒動(dòng)能棒2的動(dòng)能的動(dòng)能焦耳熱焦耳熱【例【例2】兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為l。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒ab和和cd，構(gòu)成矩形回路，如圖，構(gòu)成矩形回路，如圖10所示。兩根導(dǎo)體棒

24、的質(zhì)量皆為所示。兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m，電阻皆為，電阻皆為R，回路中其它部分的電阻可不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)，回路中其它部分的電阻可不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)。設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行，開始時(shí)，棒兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行，開始時(shí)，棒cd靜止，靜止，棒棒ab有指向棒有指向棒cd的初速度的初速度v0。若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不。若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：接觸，求：圖圖10解析解析(1)從開始到兩棒達(dá)到相同速度從開始到兩棒達(dá)到相同速度v的過程中，兩棒的總動(dòng)的過程中，兩棒的總動(dòng)量守恒，有量守恒，有mv02mv，

25、根據(jù)能量守恒定律，整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱根據(jù)能量守恒定律，整個(gè)過程中產(chǎn)生的焦耳熱(1)若涉及變力作用下運(yùn)動(dòng)問題，可選用動(dòng)量守恒和能量若涉及變力作用下運(yùn)動(dòng)問題，可選用動(dòng)量守恒和能量守恒的方法解決。守恒的方法解決。(2)若涉及恒力或恒定加速度，一般選用動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)。若涉及恒力或恒定加速度，一般選用動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)。若涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間問題也可選用動(dòng)量定理求解。若涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間問題也可選用動(dòng)量定理求解。【針對訓(xùn)練】如圖【針對訓(xùn)練】如圖11所示，兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在所示，兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度同一水平面上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)

26、軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離l0.20 m。兩根質(zhì)量均為。兩根質(zhì)量均為m0.10 kg的平行金屬桿甲、乙可的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為金屬桿的電阻為R0.50 。在。在t0時(shí)刻，兩桿都處于靜止時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為狀態(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20 N的恒力的恒力F作用于金作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過t5.0 s，金屬桿，金屬桿甲的加速度為甲的加速度為a1.37 m/s2，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？少？圖圖11解析解析設(shè)任一時(shí)刻設(shè)任一時(shí)刻t兩金屬桿甲、乙之間的距離為兩金屬桿甲、乙之間的距離為x，速度分別，速度分別為為v1和和v2，經(jīng)過很短的時(shí)間，經(jīng)過很短的時(shí)間t，桿甲移動(dòng)距離，桿甲移動(dòng)距離v1t，桿乙移動(dòng)，桿乙移動(dòng)距離距離v2t，回路面積改變，回路面積改變S(xv2t)v1tllx(v1v2)lt答案答案8.15 m/s1.85 m/s