2020版高考物理人教版(山东专用)一轮复习课件:第十章 专题探究九 电磁感应的综合应用(二) .ppt
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1、专题探究九 电磁感应的综合应用(二),考点研析,素养提升,考点研析 核心探究重难突破,考点一 电磁感应中的能量问题,1.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化,(2)求解焦耳热Q的三种方法,2.解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路); (2)弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互转化; (3)根据功能关系或能量守恒定律列式求解.,【典例1】(2016浙江卷,24)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角=53,导轨上端串接一个R=0.05 的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度
2、B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求,审题图示,健身者用恒力拉杆所做的功用W=Fs求 得.CD棒进入磁场前重力和拉力做功,利用动能定理求CD棒进 入磁场时速度v的大小,(1),(2),感应电动势E=Blv,感应电流
3、I=,(3),健身者做功W=F(s+d),CD棒在磁场中的 运动为匀速运动,F-mgsin -FA=0,(1)CD棒进入磁场时速度v的大小; (2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小; (3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.,安培力FA=IBl,做匀速运动,由t= 求运动时间,焦耳定律求焦耳热,答案:(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 J,方法技巧,求解电能应分清两类情况 (1)若回路中电流恒定,可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算. (2)若电流变化,则利用安培力做的功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做
4、的功;利用能量守恒求解:若只有电能与机械能的转化,则机械能的减少量等于产生的电能.利用功能关系求解:若除重力、安培力做功外,还有其他力做功,则其他力做功等于增加的机械能和电能.,1.用能量守恒求焦耳热(多选)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根质量均为m,电阻均为R(其余部分电阻不计)的导体棒ab和cd,构成矩形回路.在整个导轨平面内都有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,如图所示,设两导体棒均可沿导轨无摩擦滑行.开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运动过程中始终不接触,则( ),题组训练,BC,2.用功能关系求焦耳
5、热(2019广西联合模拟)如图所示,电阻不计的两金属导轨相距为l,固定在水平绝缘桌面上,斜面NMPQ与水平直轨道在最低点相切,水平直导轨部分处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,末端与桌面边缘平齐,一质量为m、电阻为R的导体棒ab从距水平桌面的高度为h处无初速度释放,进入水平直导轨后向右运动,最后离开导轨落到水平地面上,落地点到桌面边缘的水平距离为x.已知斜面与水平面间的夹角为,PM处所接电阻的阻值也为R,且导体棒ab通过磁场的过程中通过它的电荷量为q,导体棒与导轨之间的动摩擦因数均为,桌面离地面的高度为H,重力加速度为g.求:,(1)导体棒进入磁场和离开磁场时的速度大小;,(2)
6、导体棒在磁场中运动的过程中,回路产生的焦耳热.,考点二 电磁感应中的动量问题,电磁感应问题往往涉及牛顿定律、动量守恒、能量守恒、电路的分析和计算等许多方面的物理知识,试题常见的形式是导体棒切割磁感线,产生感应电流,从而使导体棒受到安培力作用.导体棒运动的形式有匀速、匀变速和非匀变速3种,对前两种情况,容易想到用牛顿定律求解,对后一种情况一般要用能量守恒和动量守恒定律求解,但当安培力变化,且又涉及位移、速度、电荷量等问题时,用动量定理求解往往能巧妙解决.,【典例2】如图所示,固定于水平面的两足够长的光滑平行金属导轨PMN, PMN,由倾斜和水平两部分在M,M处平滑连接组成,导轨间距L=1 m,水
7、平部分处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1 T.金属棒a,b垂直于倾斜导轨放置,质量均为m=0.2 kg,a的电阻 R1=1 ,b的电阻R2=3 ,a,b长度均为L=1 m,棒a距水平面的高度h1=0.45 m,棒b距水平面的高度为h2(h2h1);保持b棒静止,由静止释放a棒,a棒到达磁场中OO停止运动后再由静止释放b棒,a,b与导轨接触良好且导轨电阻不计,重力加速度g=10 m/s2.,(1)求a棒到MM时加速度的大小; (2)a棒从释放到OO的过程中,求b棒产生的焦耳热; (3)若MM,OO间的距离x=2.4 m,b棒进入磁场后,恰好未与a棒相碰,求h2的值.,【审题指导】,答案:
8、(1)3.75 m/s2 (2)0.675 J (3)1.8 m,反思总结,(2)电磁感应中对于双杆切割磁感线运动,若双杆系统所受合外力为零,运用动量守恒定律结合能量守恒定律可求解与能量有关的问题.,1.动量守恒和能量守恒结合(2019四川成都模拟)如图所示,水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,铜棒a,b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好.现给铜棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I,关于此后的过程,下列说法正确的是( ),题组训练,B,2.动量守恒、动量定理和能量守恒综合(
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