人教版高考物理一轮总复习精品课件 第十一章 电磁感应 研专项 素养提升 (2).ppt

答案AD解析本题以棒—轨模型考查电磁感应,属于电磁感应中动力学问题和图像问题。由于导体棒进入磁场时加速度为零,说明是匀速进入;两棒分别进入有两种情况,一是PQ在磁场中运动时,MN在磁场外,当PQ出磁场后,MN进入磁场,这时,MN切割磁感线的速度与PQ切割磁感线的速度相同,这一过程电流大小不变,流过PQ的电流方向相反,A正确,B、C错误。二是PQ在磁场中还没有出来时,MN进入,这时回路电流为零。两棒加速下滑,PQ出磁场时,MN的速度比刚进入磁场时大,所受安培力大于重力的分力,MN做减速运动,电流减少,由此可知D正确。素养点拨求解此类选择题时,用方向排除法较为简单。注意初始时刻的特征,如初始时刻感应电流是否为零,感应电流的方向如何;注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图像变化相对应。【创新训练】1.(2020浙江卷)如图甲所示,在绝缘光滑水平桌面上,以O为原点、水平向右为正方向建立x轴,在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd,当平行于磁场边界的cd边进入磁场时,在沿x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动,直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点,在0≤t≤1.0s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图乙所示,在0≤t≤1.3s内线框始终做匀速运动。甲乙(1)求外力F的大小。(2)在1.0s≤t≤1.3s内存在连续变化的磁场,求磁感应强度B的大小与时间t的关系。(3)求在0≤t≤1.3s内流过导线横截面的电荷量q。答案(1)0.0625N(2)见解析(3)0.5C解析(1)t0=0,B0=0.25T外力F=FA=0.0625N。(2)匀速出磁场,电流为0,磁通量不变Φ1=Φt1=1.0s时,B1=0.5T,磁通量Φ1=B1L2t时刻,磁通量Φ=BL[L-v(t-t1)]2.(多选)(2020山东卷)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动)。从图示位置开始计时,4s末bc边刚好进入磁场。在此过程中,导体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab,二者与时间t的关系图像可能正确的是()答案BC二、典型物理模型指导突破:电磁感应中含电容问题模型【处理方法】电容器对学生来说本身就是一个容易忽视的知识点,对于电容器充放电过程的电流实验,是新课标增加内容。对于涉及“电磁感应+电容器”从放电计算问题的处理也是高考的难点问题,因此要认真分析,寻找其中的规律。该类模型要注意微元法和动量定理的应用。【案例探究】如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ,间距为L。导轨上端接有一平行板电容器,电容为C。导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑,求:(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。审题指导1.本题用微元法可判断金属杆沿导轨匀加速下滑,从而得出速度随时间均匀变化的关系,这与常见的导体棒在恒力作用下运动是不同的。2.对于电容器的充电过程,由于金属杆的速度均匀增加,感应电动势也均匀变大,所以金属棒一直给电容器充电,且充电的电流恒定。解析(1)设金属棒下滑的速度大小为v,则感应电动势为E=BLv平行板电容器两极板之间的电势差为U=E设此时电容器极板上积累的电荷为Q按定义有联立解得Q=CBLv。(2)设金属棒到达速度大小为v时经历的时间为t,通过金属棒的电流为i,金属棒受到的磁场力为F安=BLi设在时间间隔(t,t+Δt)内流经金属棒的电荷量为ΔQ,按定义有ΔQ也是平行板电容器极板在时间间隔(t,t+Δt)内增加的电荷量,由(1)可得ΔQ=CBLΔvΔv为金属棒的速度变化量,按定义有金属棒所受到的摩擦力方向斜向上,大小为Ff=μFN上式中,FN是金属棒对斜面的正压力,有FN=mgcosθ金属棒在t时刻的加速度方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律有mgsinθ-F安-Ff=ma由上式和题意可知,金属棒做初速度为零的匀加速运动。【创新训练】电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来