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1、章末總結(jié)熱點(diǎn)講座熱點(diǎn)講座 9.9.力電綜合題的解題方略力電綜合題的解題方略熱點(diǎn)解讀熱點(diǎn)解讀 從歷年高考試題可以觀察到從歷年高考試題可以觀察到, ,力、電綜合命題多以帶力、電綜合命題多以帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒動(dòng)態(tài)分析、電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒動(dòng)態(tài)分析、電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化等為載體考查學(xué)生理解能力、推理電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化等為載體考查學(xué)生理解能力、推理能力、綜合分析能力及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能能力、綜合分析能力及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力力. .命題在能力立意下命題在能力立意下, ,這類綜合題目往往以力和能量為這類綜合題目往往以力和能量為主線主線, ,通過

2、力學(xué)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)的串接滲透作為背景通過力學(xué)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)的串接滲透作為背景, ,并并且經(jīng)常對(duì)物理情景重組翻新且經(jīng)常對(duì)物理情景重組翻新, ,巧妙變換設(shè)問巧妙變換設(shè)問, ,即所謂舊題即所謂舊題翻新翻新, ,具有不回避重復(fù)考查的特點(diǎn)具有不回避重復(fù)考查的特點(diǎn). . 解答力電綜合題要注意以下幾點(diǎn)解答力電綜合題要注意以下幾點(diǎn): : 1. 1.審題、畫草圖審題、畫草圖. .對(duì)題目的信息進(jìn)行加工處理對(duì)題目的信息進(jìn)行加工處理, ,畫出畫出示意圖示意圖( (包括受力分析圖、運(yùn)動(dòng)情景圖和軌跡圖包括受力分析圖、運(yùn)動(dòng)情景圖和軌跡圖),),借助借助圖示建立起清晰的物理情景圖示建立起清晰的物理情景. . 2. 2.選對(duì)象

3、選對(duì)象, ,建模型建模型. .通過對(duì)整個(gè)題目的情景把握通過對(duì)整個(gè)題目的情景把握, ,選選取研究對(duì)象取研究對(duì)象, ,通過抽象、概括或類比等效的方法建立相通過抽象、概括或類比等效的方法建立相應(yīng)的物理模型應(yīng)的物理模型, ,并對(duì)其進(jìn)行全面的受力分析并對(duì)其進(jìn)行全面的受力分析. . 3.3.分析狀態(tài)和過程分析狀態(tài)和過程. .對(duì)物體參與的全過程層層分析對(duì)物體參與的全過程層層分析, ,對(duì)每一個(gè)中間過程的特點(diǎn)規(guī)律加以研究對(duì)每一個(gè)中間過程的特點(diǎn)規(guī)律加以研究, ,分析挖掘相鄰分析挖掘相鄰過程中的臨界狀態(tài)和臨界條件過程中的臨界狀態(tài)和臨界條件, ,尋找各階段物理量的變尋找各階段物理量的變化與聯(lián)系化與聯(lián)系. . 4. 4

4、.找規(guī)律、列方程找規(guī)律、列方程. .尋找題設(shè)條件與所求未知物理尋找題設(shè)條件與所求未知物理量的聯(lián)系量的聯(lián)系, ,從力的觀點(diǎn)或能量的觀點(diǎn)從力的觀點(diǎn)或能量的觀點(diǎn), ,依據(jù)物理規(guī)律依據(jù)物理規(guī)律( (牛牛頓第二定律、能的轉(zhuǎn)化與守恒、動(dòng)量守恒定律等頓第二定律、能的轉(zhuǎn)化與守恒、動(dòng)量守恒定律等) )列出列出方程求解方程求解, ,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn). .專題講座專題講座 專題一專題一 電磁感應(yīng)中的電路問題電磁感應(yīng)中的電路問題 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中, ,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源. .解決電磁感應(yīng)中的電解決電磁感應(yīng)中的

5、電路問題的基本思路是路問題的基本思路是: : (1) (1)明確哪部分相當(dāng)于電源明確哪部分相當(dāng)于電源, ,由法拉第電磁感應(yīng)由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向; ;(2)(2)畫出等效電路圖畫出等效電路圖;(3);(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量. . 【例例1 1】如圖如圖1 1所示所示, ,把總電阻為把總電阻為2 2R R的均勻電阻絲焊接成一半徑為的均勻電阻絲焊接成一半徑為a a的圓環(huán)的圓環(huán), ,水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)

6、強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,一長度為一長度為2 2a a、電阻等于、電阻等于R R、粗細(xì)均勻的金屬棒、粗細(xì)均勻的金屬棒MNMN放在圓環(huán)上放在圓環(huán)上, ,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸它與圓環(huán)始終保持良好的接觸. .當(dāng)金屬棒以恒定速當(dāng)金屬棒以恒定速度度v v向右移動(dòng)向右移動(dòng), ,且經(jīng)過環(huán)心且經(jīng)過環(huán)心O O時(shí)時(shí), ,求求: : (1) (1)流過棒的電流的大小和方向及棒兩端的電流過棒的電流的大小和方向及棒兩端的電壓壓U UMNMN. . (2) (2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率. .圖圖1 1解析解析 (1)(1)金屬棒過環(huán)心時(shí)的電動(dòng)勢(shì)大小為金屬棒過環(huán)心

7、時(shí)的電動(dòng)勢(shì)大小為E E=2=2BaBav v由閉合電路歐姆定律得電流大小為由閉合電路歐姆定律得電流大小為電流方向從電流方向從N N流向流向M M. .路端電壓為路端電壓為U UMNMN= =(2)(2)全電路的熱功率為全電路的熱功率為P P= =EIEI= =答案答案 (1) (2)(1) (2)RBaRRBarREI3422vv外322vBaIRRaB38222vRBa34vN NM MvBa32RaB38222v 專題二專題二 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)分析 導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流, ,使導(dǎo)體受使導(dǎo)體受到安培力的作用到安培力的作用,

8、,從而直接影響到導(dǎo)體的進(jìn)一步運(yùn)從而直接影響到導(dǎo)體的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)動(dòng), ,這種情況我們可以對(duì)導(dǎo)體或線圈的受力情況、這種情況我們可以對(duì)導(dǎo)體或線圈的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析. .解決這類問題的基本思路解決這類問題的基本思路是是: :導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流感應(yīng)電流通通電導(dǎo)體受安培力電導(dǎo)體受安培力合力變化合力變化加速度變化加速度變化速度速度變化變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化周而復(fù)始的循環(huán)周而復(fù)始的循環(huán), ,循循環(huán)結(jié)束時(shí)環(huán)結(jié)束時(shí), ,加速度等于零加速度等于零, ,導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài). . 電磁感應(yīng)過程中往往伴隨著多種形式的

9、能量轉(zhuǎn)電磁感應(yīng)過程中往往伴隨著多種形式的能量轉(zhuǎn)化化, ,其中克服安培力做功的過程就是其他形式的能其中克服安培力做功的過程就是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程轉(zhuǎn)化為電能的過程, ,從功能的觀點(diǎn)入手也是解決電從功能的觀點(diǎn)入手也是解決電磁感應(yīng)問題的有效途徑磁感應(yīng)問題的有效途徑. . 【例例2 2】如圖如圖2 2所示所示, ,兩根無限長直的金屬導(dǎo)軌兩根無限長直的金屬導(dǎo)軌MNMN、PQPQ平行放置在傾角為平行放置在傾角為 的絕緣斜面上的絕緣斜面上, ,兩導(dǎo)軌間距為兩導(dǎo)軌間距為L L, ,M M、P P兩點(diǎn)間接有阻值為兩點(diǎn)間接有阻值為R R的電阻的電阻. .一根質(zhì)量為一根質(zhì)量為m m的均勻直金屬的均勻直金屬桿

10、桿abab放在兩導(dǎo)軌上放在兩導(dǎo)軌上, ,并與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌垂直, ,整套裝置處于勻強(qiáng)磁整套裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上, ,導(dǎo)軌和金導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略屬桿的電阻可忽略. .讓金屬桿讓金屬桿abab沿導(dǎo)軌由靜沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑止開始下滑, ,經(jīng)過足夠長的時(shí)間后經(jīng)過足夠長的時(shí)間后, ,金屬桿金屬桿達(dá)到最大速度達(dá)到最大速度v vm m, ,在這個(gè)過程中在這個(gè)過程中, ,電阻電阻R R上上產(chǎn)生的熱為產(chǎn)生的熱為Q Q. .導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好, ,它它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 , ,且且 tan .tan .重力加

11、速度為重力加速度為g g. .(1)(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小. .(2)(2)金屬桿在加速下滑過程中金屬桿在加速下滑過程中, ,當(dāng)速度達(dá)到當(dāng)速度達(dá)到 v vm m時(shí)時(shí), ,求此求此時(shí)桿的加速度大小時(shí)桿的加速度大小. .(3)(3)求金屬桿從靜止開始至達(dá)到最大速度時(shí)下降的高度求金屬桿從靜止開始至達(dá)到最大速度時(shí)下降的高度. .嘗試解題嘗試解題31解析解析 (1)(1)當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)受力平衡當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)受力平衡, ,受力如下圖所受力如下圖所示示. .mgmgsinsin = =BILBIL+ + F FN NF FN N= =mgmgcoscos 電路中的電流電路中的電流

12、解得解得RBLREImvm2)cos(sinvLmgRB(2)(2)當(dāng)桿的速度為當(dāng)桿的速度為 v vm m時(shí)時(shí), ,由牛頓第二定律由牛頓第二定律mgmgsinsin - -BIBIL L- - F FN N= =mama此時(shí)電路中電流此時(shí)電路中電流I I= =解得解得a a= = g g(sin(sin - - coscos ) )(3)(3)設(shè)金屬桿從靜止開始至達(dá)到最大速度時(shí)下降的高度為設(shè)金屬桿從靜止開始至達(dá)到最大速度時(shí)下降的高度為h h, ,由能量守恒由能量守恒mghmgh= = 又又h h= =x xsinsin解得解得h h= =31RmBLRE3v32xmgQmcos212mv)co

13、t1 (222mmgQmv答案答案)cot1 (22) 3()cos(sin32)2()cos(sin) 1 (2mm2mgQmgvLmgRv專題三專題三 綜合運(yùn)用力學(xué)方法解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的綜合運(yùn)用力學(xué)方法解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 對(duì)于電荷在復(fù)合場(chǎng)對(duì)于電荷在復(fù)合場(chǎng)( (即重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存的場(chǎng)即重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)并存的場(chǎng)) )中運(yùn)動(dòng)的問題中運(yùn)動(dòng)的問題, ,其分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相其分析方法和力學(xué)問題的分析方法基本相同同, ,不同之處就是多了電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力不同之處就是多了電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力, ,但其思路、方法與但其思路、方法與解題步驟相同解題步驟相同, ,因此在利用力學(xué)

14、的兩大觀點(diǎn)因此在利用力學(xué)的兩大觀點(diǎn)( (動(dòng)力學(xué)、能量動(dòng)力學(xué)、能量) )分析問題的過程中分析問題的過程中, ,要特別注意幾點(diǎn)要特別注意幾點(diǎn): :弄清物理情境弄清物理情境, ,即即在頭腦中再現(xiàn)客觀事物的運(yùn)動(dòng)全過程在頭腦中再現(xiàn)客觀事物的運(yùn)動(dòng)全過程, ,對(duì)問題的情境原型對(duì)問題的情境原型進(jìn)行具體抽象進(jìn)行具體抽象, ,從而建立起正確、清晰的物理情景從而建立起正確、清晰的物理情景; ;要對(duì)要對(duì)物理知識(shí)有全面深入的理解物理知識(shí)有全面深入的理解; ;熟練掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)熟練掌握相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí). .【例例3 3】如圖如圖3 3所示所示, ,在在xOyxOy坐標(biāo)平面坐標(biāo)平面的第一象限內(nèi)有沿的第一象限內(nèi)有沿- -y

15、 y方向的勻強(qiáng)電方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng), ,在第四象限內(nèi)有沿在第四象限內(nèi)有沿+ +y y方向的勻方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于平面向外的勻強(qiáng)磁強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng), ,且電場(chǎng)強(qiáng)度大小與第一象限的且電場(chǎng)強(qiáng)度大小與第一象限的相同相同. .現(xiàn)有一質(zhì)量為現(xiàn)有一質(zhì)量為m m, ,帶電量為帶電量為+ +q q的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn), ,以某一初速度以某一初速度沿沿- -x x方向從坐標(biāo)為方向從坐標(biāo)為(3(3l l, ,l l) )的的P P點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng), ,第一次經(jīng)過第一次經(jīng)過x x軸軸的點(diǎn)為的點(diǎn)為Q Q點(diǎn)點(diǎn), ,Q Q點(diǎn)的坐標(biāo)為點(diǎn)的坐標(biāo)為( (l l,0),0),經(jīng)過勻速圓周運(yùn)動(dòng)后第經(jīng)過勻速圓周運(yùn)動(dòng)后第二

16、次過二次過x x軸的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)軸的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn), ,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的初動(dòng)能為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的初動(dòng)能為2 2mglmgl. .求求: :(1)(1)粒子經(jīng)過粒子經(jīng)過Q Q點(diǎn)時(shí)的速度點(diǎn)時(shí)的速度v v和電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度E E的大小的大小. .(2)(2)粒子在第四象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間粒子在第四象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間. .圖圖3 3解析解析 (1)(1)帶電質(zhì)點(diǎn)從第一次經(jīng)過帶電質(zhì)點(diǎn)從第一次經(jīng)過x x軸到第二次過軸到第二次過x x軸做軸做勻勻速圓周運(yùn)動(dòng)速圓周運(yùn)動(dòng), ,故重力與電場(chǎng)力平衡故重力與電場(chǎng)力平衡qEqE= =mgmg, ,得得E E= =從從P P點(diǎn)到點(diǎn)到Q Q點(diǎn)點(diǎn), ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得( (mgmg+ +q

17、EqE) )l l= = m mv v2 2-2-2mglmgl解得解得v v=2=2(2)(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)的初速度為設(shè)質(zhì)點(diǎn)的初速度為v v0 0由由 m mv v0 02 2=2=2mglmgl得得v v0 0=2=2設(shè)帶電質(zhì)點(diǎn)在設(shè)帶電質(zhì)點(diǎn)在Q Q點(diǎn)時(shí)與點(diǎn)時(shí)與x x軸夾角為軸夾角為qmg21gl221glcoscos = , = ,得得=45=45由幾何關(guān)系可得由幾何關(guān)系可得由由q qv vB B= =m m解得解得答案答案220vvlR22R2vlgqmqRmB4vglTtqBmRT8422vglqmggl8)2(22) 1 (素能提升素能提升1.1.世界上海拔最高、線路最長的鐵路是青藏鐵路世

18、界上海拔最高、線路最長的鐵路是青藏鐵路, , 青藏鐵路安裝的一種電磁裝置可以向控制中心傳青藏鐵路安裝的一種電磁裝置可以向控制中心傳 輸信號(hào)輸信號(hào), ,以確定火車的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以確定火車的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài), ,其原理是其原理是 將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下 面面, ,如圖如圖4 4甲所示甲所示( (俯視圖俯視圖),),當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時(shí)間的線圈時(shí), ,線圈便產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)傳輸給控制中線圈便產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)傳輸給控制中心心. .線圈邊長分別為線圈邊長分別為l l1 1和和l l2 2, ,匝數(shù)為匝數(shù)為n n, ,

19、線圈和傳輸線圈和傳輸 線的電阻忽略不計(jì)線的電阻忽略不計(jì). .若火車通過線圈時(shí)若火車通過線圈時(shí), ,控制中心控制中心 接收到的線圈兩端的電壓信號(hào)接收到的線圈兩端的電壓信號(hào)u u與時(shí)間與時(shí)間t t的關(guān)系如的關(guān)系如 圖乙所示圖乙所示( (abab、cdcd均為直線均為直線),),t t1 1、t t2 2、t t3 3、t t4 4是運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng) 過程的四個(gè)時(shí)刻過程的四個(gè)時(shí)刻, ,則火車則火車 ( )( )圖圖4 4A.A.在在t t1 1t t2 2時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.B.在在t t3 3t t4 4時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C.C.在在t t1 1t

20、t2 2時(shí)間內(nèi)加速度大小為時(shí)間內(nèi)加速度大小為D.D.在在t t3 3t t4 4時(shí)間內(nèi)平均速度的大小為時(shí)間內(nèi)平均速度的大小為解析解析 由題意知由題意知: : 是線圈中是線圈中l(wèi) l1 1切割磁感線而產(chǎn)生切割磁感線而產(chǎn)生的的, ,故故 = =nBlnBl1 1v v, ,由由u ut t圖象知圖象知: :t t1 1t t2 2與與t t3 3t t4 4時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi), ,速速度度v v大小隨時(shí)間大小隨時(shí)間t t均勻遞增均勻遞增, ,推知火車做勻加速運(yùn)動(dòng)推知火車做勻加速運(yùn)動(dòng), ,A A對(duì)對(duì),B,B錯(cuò)錯(cuò); ;其中其中v v= ,= ,t t1 1t t2 2: :a a= ,= ,C C對(duì)對(duì); ;

21、t t3 3t t4 4內(nèi)內(nèi): : ，D D對(duì)對(duì). .答案答案 ACDACD)(12112ttnBluu1432nBluu 1nBlu)(121121212ttnBlttvvvv1Blnvvvvv2243432.2.如圖如圖5 5所示所示, ,矩形線圈長為矩形線圈長為L L, ,寬為寬為h h, , 電阻為電阻為R R, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m, ,在空氣中豎直下在空氣中豎直下 落一段距離后落一段距離后( (空氣阻力不計(jì)空氣阻力不計(jì)),),進(jìn)入進(jìn)入 一寬為一寬為h h、磁感應(yīng)強(qiáng)度為、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)中場(chǎng)中, ,線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為E Ek1k1, ,

22、 穿出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為穿出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為E Ek2k2, ,這一過程中產(chǎn)生的焦耳熱這一過程中產(chǎn)生的焦耳熱為為Q Q, ,線圈克服安培力做的功為線圈克服安培力做的功為W W1 1, ,重力做的功為重力做的功為 W W2 2, ,線圈重力勢(shì)能的減少量為線圈重力勢(shì)能的減少量為E Ep p, ,則以下關(guān)系中則以下關(guān)系中 正確的是正確的是 ( )( )圖圖5 5A.A.Q Q= =E Ek1k1B.B.Q Q= =W W2 2- -W W1 1C.C.Q Q= =W W1 1D.D.W W2 2= =W W1 1+ +E Ek2k2- -E Ek1k1解析解析 安培力做的負(fù)功等于其他能轉(zhuǎn)化的電能安培力做的

23、負(fù)功等于其他能轉(zhuǎn)化的電能, ,電能最后變成熱能電能最后變成熱能, ,故故C C正確正確; ;根據(jù)動(dòng)能定理根據(jù)動(dòng)能定理, ,有有W W2 2- -W W1 1= =E Ek2k2- -E Ek1k1, ,故故D D正確正確. .答案答案 CDCD3.3.如圖如圖6 6所示所示, ,平行光滑的金屬導(dǎo)平行光滑的金屬導(dǎo) 軌豎直放置軌豎直放置, ,寬為寬為L L, ,上端接有阻上端接有阻 值為值為R R的定值電阻的定值電阻, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的金的金 屬桿與導(dǎo)軌垂直且接觸良好屬桿與導(dǎo)軌垂直且接觸良好. .勻勻 強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面, ,磁感應(yīng)磁感應(yīng) 強(qiáng)度為強(qiáng)度為B B. .導(dǎo)軌和

24、桿的電阻不計(jì)導(dǎo)軌和桿的電阻不計(jì). . 金屬桿由靜止開始下落金屬桿由靜止開始下落, ,下落下落h h時(shí)速度達(dá)到最大時(shí)速度達(dá)到最大, , 重力加速度為重力加速度為g g. .求求: : (1) (1)金屬桿的最大速度金屬桿的最大速度v vm m. . (2) (2)金屬桿由靜止開始下落至速度最大過程中金屬桿由靜止開始下落至速度最大過程中, ,電電 阻阻R R上產(chǎn)生的熱量上產(chǎn)生的熱量Q Q. .圖圖6 6解析解析 (1)(1)金屬桿速度最大時(shí)金屬桿速度最大時(shí), ,安培力與重力平衡安培力與重力平衡, ,有有mgmg= =B BILIL金屬桿中的電動(dòng)勢(shì)金屬桿中的電動(dòng)勢(shì)E E= =BLBLv v由歐姆定律

25、由歐姆定律I I= ,= ,則有則有v vm m= =(2)(2)由功能關(guān)系得由功能關(guān)系得mghmgh= =Q Q+ + m mv v2 2則則Q Q= =mghmgh- - m m = =mghmgh- -答案答案 (1) (2)(1) (2)RE22LBmgR2121222LBmgR442232LBRgm22LBmgR442232 LBRgmmgh 4.4.邊長邊長L L=0.1 m=0.1 m的正方形金屬線框的正方形金屬線框abcdabcd, ,質(zhì)量質(zhì)量m m= = 0.1 kg, 0.1 kg,總電阻總電阻R R=0.02 ,=0.02 ,從高為從高為h h=0.2 m=0.2 m處自

26、處自 由下落由下落( (abcdabcd始終在豎直平面內(nèi)且始終在豎直平面內(nèi)且abab水平水平),),線框線框 下有一水平的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)下有一水平的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,豎直寬度豎直寬度L L=0.1 m,=0.1 m, 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B=1.0 T,=1.0 T,方向如圖方向如圖7 7所示所示,(,(g g=10 m/s=10 m/s2 2).).求求: :圖圖7 7(1)(1)線框穿越磁場(chǎng)過程中發(fā)出的熱線框穿越磁場(chǎng)過程中發(fā)出的熱. .(2)(2)全程通過全程通過a a點(diǎn)截面的電荷量點(diǎn)截面的電荷量. .(3)(3)在坐標(biāo)系中畫出線框從開始下落到在坐標(biāo)系中畫出線框從開始下落到dcdc邊穿出

27、磁邊穿出磁場(chǎng)的速度與時(shí)間的圖象場(chǎng)的速度與時(shí)間的圖象. .解析解析 (1)(1)因?yàn)榫€框因?yàn)榫€框abcdabcd進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí), ,v v1 1= = =2 =2 m/sm/s產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E E= =BlBlv v1 1=0.2 V=0.2 V安培力安培力F FA A= =BILBIL= =BL BL =1 N=1 NF FA A= =mgmg, ,故線框在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)故線框在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng), ,由能量關(guān)系可知由能量關(guān)系可知發(fā)出熱量為發(fā)出熱量為Q Q= =mgmg2 2L L=0.1=0.110102 20.1 J=0.2 J0.1 J=0.2 Jgh2RE(2)(2)因?yàn)橐?/p>

28、為abab與與dcdc切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流是切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和電流是E E= =BlBlv v1 1, ,I I= =所以通過所以通過a a點(diǎn)電荷量點(diǎn)電荷量Q Q= =ItIt= =1 C= =1 C(3)(3)由由(1)(1)可知可知, ,線框自由下落的時(shí)間線框自由下落的時(shí)間t t1 1= =0.2 s= =0.2 s在磁場(chǎng)內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)v v= =v v1 1時(shí)間時(shí)間t t2 2= =0.2 s= =0.2 s圖象如下圖所示圖象如下圖所示答案答案 (1)0.2 J (2)1 C (3)(1)0.2 J (2)1 C (3)見解析圖見解析圖RERBLLBlLRE

29、2111222vvvRgh212vL5.5.如圖如圖8 8所示所示, ,在與水平面成在與水平面成 角的角的 矩形導(dǎo)體框范圍內(nèi)有垂直于框架矩形導(dǎo)體框范圍內(nèi)有垂直于框架 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B, ,導(dǎo)體導(dǎo)體 框架的框架的adad邊和邊和bcbc邊電阻不計(jì)邊電阻不計(jì), ,而而abab 邊和邊和cdcd邊電阻均為邊電阻均為R R, ,長度均為長度均為L L. . 有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為m m、電阻為、電阻為2 2R R的金屬棒的金屬棒MNMN, ,無摩擦地沖上框無摩擦地沖上框 架架, ,上升最大高度為上升最大高度為h h, ,在此過程中在此過程中abab邊產(chǎn)生的熱量為邊

30、產(chǎn)生的熱量為Q Q, , 求在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中整個(gè)電路的最大熱功率求在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中整個(gè)電路的最大熱功率P Pmaxmax. .圖圖8 8解析解析 棒棒MNMN沿框架向上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿框架向上運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,abab邊和邊和cdcd邊相當(dāng)于兩個(gè)外電阻并聯(lián)邊相當(dāng)于兩個(gè)外電阻并聯(lián). .根據(jù)題意可知根據(jù)題意可知, ,abab邊和邊和cdcd邊中邊中的電流相同的電流相同,MN,MN中的電流是中的電流是abab中電流的中電流的2 2倍倍. .由熱功率公由熱功率公式式P=IP=I2 2R R知知, ,當(dāng)當(dāng)abab邊產(chǎn)生的熱量為邊產(chǎn)生的熱量為Q Q時(shí)時(shí), ,cdcd邊產(chǎn)生的熱量也邊產(chǎn)生的熱量

31、也為為Q,MNQ,MN產(chǎn)生的熱量則為產(chǎn)生的熱量則為8 8Q,Q,金屬棒金屬棒MNMN沿框架向上運(yùn)動(dòng)沿框架向上運(yùn)動(dòng)過程中過程中, ,棒棒MNMN的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為MNMN的重力勢(shì)能和電流通過的重力勢(shì)能和電流通過MNMN、abab、cdcd時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)能. .設(shè)設(shè)MNMN的初速度為的初速度為v v0 0, ,由能量守恒定律得由能量守恒定律得 m mv v0 02 2=mgh+=mgh+1010Q Q而而MNMN在以速度在以速度v v上滑時(shí)上滑時(shí), ,產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=E=BLBLv v. .所所以以, ,整個(gè)電路的瞬時(shí)熱功率整個(gè)電路的瞬時(shí)熱功率為為 . .

32、可見可見, ,當(dāng)當(dāng)MNMN的運(yùn)動(dòng)速度的運(yùn)動(dòng)速度v v為最大速度為最大速度v v0 0時(shí)時(shí), ,整個(gè)電路的瞬時(shí)整個(gè)電路的瞬時(shí)熱功率為最大值熱功率為最大值P Pmaxmax, ,即即P Pmaxmax= ,= ,解以解以上幾式得上幾式得P Pmaxmax= =答案答案RLBREP522222v總RLB522022v.5)10(422mRQmghLB.5)10(422mRQmghLB21閱卷現(xiàn)場(chǎng)閱卷現(xiàn)場(chǎng)閱卷手記閱卷手記 本章知識(shí)考點(diǎn)包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應(yīng)本章知識(shí)考點(diǎn)包括電磁感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通量的變化率等基本概念電動(dòng)勢(shì)、磁通量的變化率等基本概念, ,以及法拉第電磁感以及法拉

33、第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律應(yīng)定律、楞次定律、右手定則等規(guī)律. .本章涉及到的基本本章涉及到的基本方法方法, ,要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定要求能夠從空間想象的角度理解法拉第電磁感應(yīng)定律；用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應(yīng)現(xiàn)象表示律；用畫圖的方法將題目中所敘述的電磁感應(yīng)現(xiàn)象表示出來；能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實(shí)際問題抽象成直流電路出來；能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的實(shí)際問題抽象成直流電路的問題；能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析解決電磁感的問題；能夠用能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)分析解決電磁感應(yīng)問題；會(huì)用圖象表示電磁感應(yīng)的物理過程應(yīng)問題；會(huì)用圖象表示電磁感應(yīng)的物理過程, ,也能夠識(shí)別也能夠識(shí)

34、別電磁感應(yīng)問題的圖象電磁感應(yīng)問題的圖象. .從能力考查上看從能力考查上看, ,因?yàn)檫@一章是一因?yàn)檫@一章是一個(gè)力、電、磁的突出結(jié)合點(diǎn)個(gè)力、電、磁的突出結(jié)合點(diǎn), ,因此成為高中物理的一個(gè)因此成為高中物理的一個(gè)能力要求的高峰能力要求的高峰, ,是高考中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)是高考中的熱點(diǎn)和難點(diǎn). . 在本章知識(shí)應(yīng)用的過程中在本章知識(shí)應(yīng)用的過程中, ,試卷中常犯的錯(cuò)誤主要試卷中常犯的錯(cuò)誤主要表現(xiàn)在：概念理解不準(zhǔn)確；空間想象出現(xiàn)錯(cuò)誤；運(yùn)用楞表現(xiàn)在：概念理解不準(zhǔn)確；空間想象出現(xiàn)錯(cuò)誤；運(yùn)用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí)次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí), ,操作步驟不規(guī)范；不操作步驟不規(guī)范；不會(huì)運(yùn)用圖象法來研究處理會(huì)運(yùn)用圖

35、象法來研究處理, ,綜合運(yùn)用電路知識(shí)時(shí)將等效綜合運(yùn)用電路知識(shí)時(shí)將等效電路圖畫錯(cuò)電路圖畫錯(cuò). .易錯(cuò)點(diǎn)實(shí)例分析易錯(cuò)點(diǎn)實(shí)例分析29.29.不能準(zhǔn)確判斷圖象的變化產(chǎn)生的錯(cuò)誤不能準(zhǔn)確判斷圖象的變化產(chǎn)生的錯(cuò)誤【試題回放試題回放】 如圖如圖1(a)1(a)所示所示, ,面積為面積為0.01 m0.01 m2 2、電阻為、電阻為0.1 0.1 的正方的正方形形 導(dǎo)線框放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中導(dǎo)線框放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)方向與線框平面垂直磁場(chǎng)方向與線框平面垂直. .磁磁 感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時(shí)間隨時(shí)間t t的變化圖線如圖的變化圖線如圖( (b).b).t t=0=0時(shí)刻時(shí)刻, ,磁感應(yīng)磁感應(yīng) 強(qiáng)度的方向垂直于紙面

36、向里強(qiáng)度的方向垂直于紙面向里. .在在1 s1 s末線框中感應(yīng)電流末線框中感應(yīng)電流 的大小為的大小為 A.A.若規(guī)定水平向左為正方向若規(guī)定水平向左為正方向, ,請(qǐng)請(qǐng)?jiān)谠?圖圖(c)(c)中定性畫出前中定性畫出前4 s4 s內(nèi)內(nèi)abab邊所受的安培力邊所受的安培力F F隨時(shí)間隨時(shí)間t t 的變化圖線的變化圖線. .【錯(cuò)解分析錯(cuò)解分析】 本題出現(xiàn)錯(cuò)誤的主要原因本題出現(xiàn)錯(cuò)誤的主要原因是畫圖象時(shí)沒有考慮到磁感應(yīng)是畫圖象時(shí)沒有考慮到磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化強(qiáng)度的變化, ,誤認(rèn)為安培力為恒誤認(rèn)為安培力為恒力力. .錯(cuò)解如下：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律錯(cuò)解如下：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E E= =n nI I=0.2 A

37、,=0.2 A,則則F F= =ILBILB=0.2=0.20.10.12 N=0.4 N,2 N=0.4 N,得出錯(cuò)誤的圖得出錯(cuò)誤的圖象如圖所示象如圖所示. .圖圖1 1V,02. 0t【正確答案正確答案】 線圈中的磁通量發(fā)生變化線圈中的磁通量發(fā)生變化, ,磁通量的變化率不變磁通量的變化率不變, ,產(chǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變, , 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E E= = n n 得得E E=0.02 V,=0.02 V,I I=0.2 A.=0.2 A. 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流, ,abab受到安培力的作用受到安培力的作用, ,但由但由于于磁感應(yīng)

38、強(qiáng)度是變化的磁感應(yīng)強(qiáng)度是變化的, ,所以所以abab邊受到的安培力是變化的邊受到的安培力是變化的. .若規(guī)定向左為正方向若規(guī)定向左為正方向, ,根據(jù)根據(jù)F F= =ILBILB, ,安培力與安培力與B B成正比成正比,01 s,01 s安培力正安培力正向減小向減小,12 s,12 s安培力為反向增大安培力為反向增大, ,23 s23 s為正向減小為正向減小,34 s,34 s為反向增為反向增大大. .F Ft t圖象如圖所示圖象如圖所示. .V,02. 0t 圖象類問題是高考考查的熱點(diǎn)內(nèi)容圖象類問題是高考考查的熱點(diǎn)內(nèi)容, ,在歷年的高在歷年的高考考試卷中常常有所體現(xiàn)試卷中常常有所體現(xiàn), ,但在

39、考查過程中錯(cuò)誤率也較高但在考查過程中錯(cuò)誤率也較高, ,主主要體現(xiàn)在有些同學(xué)對(duì)坐標(biāo)軸上的單位沒有弄清楚要體現(xiàn)在有些同學(xué)對(duì)坐標(biāo)軸上的單位沒有弄清楚, ,對(duì)物對(duì)物理量在變化過程中的大小、正負(fù)沒有分析清楚理量在變化過程中的大小、正負(fù)沒有分析清楚. .解答圖解答圖象問題的關(guān)鍵是正確的過程分析象問題的關(guān)鍵是正確的過程分析, ,只有明確各物理量隨只有明確各物理量隨時(shí)間時(shí)間( (或位置等或位置等) )變化的情況變化的情況, ,才可能選擇或畫出正確的圖才可能選擇或畫出正確的圖象象. .30.30.由于對(duì)電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)分析不當(dāng)造成的錯(cuò)誤由于對(duì)電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)分析不當(dāng)造成的錯(cuò)誤【試題回放試題回放】 如圖如

40、圖2 2甲所示甲所示, ,兩根電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平兩根電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平固定放置固定放置, ,間距為間距為d d=0.5 m,=0.5 m,左端連接一個(gè)阻值為左端連接一個(gè)阻值為R R=2 =2 的的電阻電阻, ,右端連接一個(gè)阻值為右端連接一個(gè)阻值為R RL L=4 =4 的小燈泡的小燈泡, ,在矩形區(qū)域在矩形區(qū)域CDEFCDEF內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨時(shí)間按隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化圖乙所示規(guī)律變化, ,CECE長為長為x x=2 m.=2 m.在在t t=0=0時(shí)刻時(shí)刻, ,一阻值為一阻值為r r=2 =2 的金屬棒在

41、恒力的金屬棒在恒力F F作用下由靜止開始從圖示的作用下由靜止開始從圖示的abab位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)位置沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng), ,金屬棒從金屬棒從abab運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到EFEF的過程中的過程中, ,小小燈泡的亮度始終沒有發(fā)生變化燈泡的亮度始終沒有發(fā)生變化, ,求：求：(1)(1)通過小燈泡的電流通過小燈泡的電流. .(2)(2)恒力恒力F F的大小的大小. .(3)(3)金屬棒的質(zhì)量金屬棒的質(zhì)量. .圖圖2 2【錯(cuò)解分析錯(cuò)解分析】 本題出現(xiàn)的主要錯(cuò)誤是沒有分析清楚金屬棒在進(jìn)本題出現(xiàn)的主要錯(cuò)誤是沒有分析清楚金屬棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前后電路的結(jié)構(gòu)變化入磁場(chǎng)前后電路的結(jié)構(gòu)變化, ,認(rèn)為金屬棒始終是認(rèn)為金屬棒始終是“電

42、電源源”, ,電阻與燈泡并聯(lián)電阻與燈泡并聯(lián), ,導(dǎo)致回路電阻計(jì)算及后續(xù)計(jì)算導(dǎo)致回路電阻計(jì)算及后續(xù)計(jì)算的錯(cuò)誤；其次的錯(cuò)誤；其次, ,還有部分學(xué)生認(rèn)為金屬棒始終要受到還有部分學(xué)生認(rèn)為金屬棒始終要受到安培力作用安培力作用, ,不能從圖乙中準(zhǔn)確獲取相關(guān)信息不能從圖乙中準(zhǔn)確獲取相關(guān)信息, ,給給(2)(2)(3)(3)兩問的計(jì)算造成障礙兩問的計(jì)算造成障礙. .【正確答案正確答案】(1)(1)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)金屬棒未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí), ,R R總總= =R RL L+ =5 + =5 電路中電動(dòng)勢(shì)電路中電動(dòng)勢(shì)E E1 1= =通過小燈泡的電流通過小燈泡的電流(2)(2)因?yàn)樾襞萘炼炔蛔円驗(yàn)樾襞萘炼炔蛔?

43、,故故4 s4 s末金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好末金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)剛好勻速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng), ,此時(shí)金屬棒中的電流此時(shí)金屬棒中的電流由平衡條件有由平衡條件有F F= =F FA A= =BIdBId=0.3 N.=0.3 N.RrrRV5 . 0 xdtBtA1 . 0A55 . 01總REILA3 . 0LLLLRRIIIIIR(3)(3)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后電路中電動(dòng)勢(shì)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后電路中電動(dòng)勢(shì)可得金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度可得金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度v v= =1 = =1 m/sm/s, ,則則 電路結(jié)構(gòu)分析是解答此題的基礎(chǔ)電路結(jié)構(gòu)分析是解答此題的基礎(chǔ), ,復(fù)雜一點(diǎn)的電復(fù)雜一點(diǎn)的電磁磁感應(yīng)問題一般都會(huì)涉及電路

44、結(jié)構(gòu)分析感應(yīng)問題一般都會(huì)涉及電路結(jié)構(gòu)分析, ,本題電路看起來本題電路看起來簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單, ,使得部分學(xué)生粗心大意使得部分學(xué)生粗心大意, ,不仔細(xì)審題不仔細(xì)審題, ,在不清楚電路在不清楚電路結(jié)構(gòu)的情況下貿(mào)然解答結(jié)構(gòu)的情況下貿(mào)然解答, ,導(dǎo)致錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)誤. .vBdERRRRrIE2LL2V,1)(又因BdE2.kg2 . 1,m/s25. 002aFmta故v31.31.動(dòng)態(tài)電磁感應(yīng)問題中的常見錯(cuò)誤動(dòng)態(tài)電磁感應(yīng)問題中的常見錯(cuò)誤 【試題回放試題回放】 如圖如圖3 3所示所示, ,一個(gè)一個(gè)U U形導(dǎo)體框架形導(dǎo)體框架, ,其寬度其寬度 L L=1 m,=1 m,框架所在平面與水平面的夾用框架所在平面與水平

45、面的夾用 =30=30. .其電阻可忽略不計(jì)其電阻可忽略不計(jì). .設(shè)勻強(qiáng)磁設(shè)勻強(qiáng)磁 場(chǎng)與場(chǎng)與U U形框架的平面垂直形框架的平面垂直. .勻強(qiáng)磁場(chǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度B B0.2 T.0.2 T.今有一條形導(dǎo)體今有一條形導(dǎo)體abab, ,其質(zhì)量為其質(zhì)量為m m0.5 0.5 kg,kg, 有效電阻有效電阻R R=0.1 ,=0.1 ,跨接在跨接在U U形框架上形框架上, ,并且能無摩擦地滑并且能無摩擦地滑 動(dòng)動(dòng), ,求求: : (1) (1)由靜止釋放導(dǎo)體由靜止釋放導(dǎo)體, ,導(dǎo)體導(dǎo)體abab下滑的最大速度下滑的最大速度v vm m. . (2) (2)在最大速度在最大速度v vm m時(shí)

46、時(shí), ,在在abab上釋放的電功率上釋放的電功率.(.(g g=10 m/s=10 m/s2 2) )圖圖3 3【錯(cuò)解分析錯(cuò)解分析】 錯(cuò)解一：錯(cuò)解一： (1)(1)abab導(dǎo)體下滑過程中受到重力導(dǎo)體下滑過程中受到重力G G和框和框 架的支持力架的支持力F FN N, ,如圖所示如圖所示. . 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律 F F= =mama mgmgsinsin = =mama a a= =g gsinsin 導(dǎo)體的初速度為導(dǎo)體的初速度為v v0 0=0,=0,導(dǎo)體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體做勻加速直線運(yùn)動(dòng), ,由運(yùn)動(dòng)由運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué) 公式公式v v= =v v0 0+ +atat=5=5t t隨著

47、隨著t t的增大的增大, ,導(dǎo)體的速度導(dǎo)體的速度v v增大增大v vm m由由=BLBLv v可知可知當(dāng)當(dāng)v vm m,電功率電功率p p錯(cuò)解二：當(dāng)導(dǎo)體所受合力為零時(shí)錯(cuò)解二：當(dāng)導(dǎo)體所受合力為零時(shí), ,導(dǎo)體速度達(dá)到最大值導(dǎo)體速度達(dá)到最大值. .(1)(1)導(dǎo)體導(dǎo)體abab受受G G和框架的支持力和框架的支持力F FN N, ,而做加速運(yùn)動(dòng)而做加速運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律由牛頓第二定律mgmgsinsin 30 30= =mamaa a= =g gsinsin 30 30RRIP2但是導(dǎo)體從靜止開始運(yùn)動(dòng)后但是導(dǎo)體從靜止開始運(yùn)動(dòng)后, ,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,回回路中就會(huì)有感應(yīng)電流路中就

48、會(huì)有感應(yīng)電流, ,感應(yīng)電流使得導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的感應(yīng)電流使得導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力的作用安培力的作用. .設(shè)安培力為設(shè)安培力為F FA A. .隨著速度隨著速度v v的增加的增加, ,加速度加速度a a逐漸減小逐漸減小. .當(dāng)當(dāng)a a=0=0時(shí)時(shí), ,速度速度v v有最大值有最大值mRLBgaFmgFRLBLRBBILF30sin30sin30sin30sin22A22Avv合m/s522mLBmgRv分析導(dǎo)體分析導(dǎo)體abab下滑過程中物理量變化的因果關(guān)系是求下滑過程中物理量變化的因果關(guān)系是求abab導(dǎo)體下滑最大速度的關(guān)鍵導(dǎo)體下滑最大速度的關(guān)鍵. .錯(cuò)解一：正是由于對(duì)電磁現(xiàn)象規(guī)律和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系錯(cuò)解

49、一：正是由于對(duì)電磁現(xiàn)象規(guī)律和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系理解不夠理解不夠, ,錯(cuò)誤地分析出錯(cuò)誤地分析出abab導(dǎo)體在下滑過程中做勻加速導(dǎo)體在下滑過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng). .實(shí)際上實(shí)際上, ,導(dǎo)體導(dǎo)體abab只要有速度只要有速度, ,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用. .安培力隨速度的安培力隨速度的增加而增大增加而增大, ,且安培力的方向與速度方向相反且安培力的方向與速度方向相反, ,導(dǎo)體做加導(dǎo)體做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng). .錯(cuò)解二：分析過程是正確的錯(cuò)解二：分析過程是正確的, ,但是把導(dǎo)體下滑時(shí)產(chǎn)生的

50、但是把導(dǎo)體下滑時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)寫錯(cuò)了公式電動(dòng)勢(shì)寫錯(cuò)了公式,=,=BLBLv vsinsin 30 30中中3030是錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的. .=BLBLv vsinsin 中的中的 角應(yīng)為磁感強(qiáng)度角應(yīng)為磁感強(qiáng)度B B與速度與速度v v的夾角的夾角. .本題中本題中 =90=90. .【正確答案正確答案】(1)(1)導(dǎo)體導(dǎo)體abab受受G G和框架的支持力和框架的支持力F FN N, ,而做加速運(yùn)動(dòng)由牛頓而做加速運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律第二定律mgmgsinsin 30 30= =mamaa a= =g gsinsin 30 30=5 m/s=5 m/s2 2但是導(dǎo)體從靜止開始運(yùn)動(dòng)后但是導(dǎo)體從靜止開始運(yùn)動(dòng)后,

51、 ,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,回路回路中就會(huì)有感應(yīng)電流中就會(huì)有感應(yīng)電流, ,感應(yīng)電流使得導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培感應(yīng)電流使得導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力的作用力的作用. .設(shè)安培力為設(shè)安培力為F FA AmRLBgamaFmgFRLBLRBBILF90sin30sin30sin30sin22A22Avv合隨著速度隨著速度v v的增加的增加, ,加速度加速度a a逐漸減小逐漸減小. .當(dāng)當(dāng)a a=0=0時(shí)時(shí), ,速度速度v v有最大值有最大值(2)(2)在導(dǎo)體在導(dǎo)體abab的速度達(dá)到最大值時(shí)的速度達(dá)到最大值時(shí), ,電阻上釋放的電功率電阻上釋放的電功率m/s5 . 230sin22mLBmgRvW5 . 22m222RLBRIPv返回返回