高考物理大一轮精讲(课件精讲义优习题)

第十章学科素养提升第十章电磁感应交变电流第十章学科素养提升第十章电磁感应交变电流1.电磁感应中的“单杆”模型基本模型如图1，两光滑金属导轨在水平面内，导轨间距为L，导体棒的质量为m，回路总电阻为R.导体棒在水平力F的作用下运动，某时刻速度为v0，导体棒在磁场中的运动情况分析如下：图11.电磁感应中的“单杆”模型基本模型如图1，两光滑金属导轨

运动条件运动情况分析F为恒力

合力为零，做匀速运动

v↑⇒BLv↑⇒I↑⇒BIL↑⇒a↓⇒a＝0，匀速运动

v↓⇒BLv↓⇒I↓⇒BIL↓⇒a↓⇒a＝0，匀速运动F随时间t按一定线性规律变化要使棒做匀加速运动，由牛顿第二定律：F＝ma＋

运动条件运动情况分析F为

合力为零，做匀速运动

v↑⇒BL例1如图2所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上.长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻也为R.现闭合开关K，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F＝2mg的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能达到它的额定功率.g为重力加速度，求：(1)金属棒能达到的最大速度vm；解析答案图2例1如图2所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为解析金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金属棒达到最大速度，此后开始做匀速直线运动.设最大速度为vm，解析金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金(2)灯泡的额定功率PL；解析答案解析根据电功率表达式：PL＝I2R(2)灯泡的额定功率PL；解析答案解析根据电功率表达式：P(3)若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始上滑2s的过程中，金属棒上产生的热量Q1.解析答案解析设整个电路产生的热量为Q，(3)若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大，求金属棒由静止开2.电磁感应中的“双杆”模型基本模型(1)初速度不为零，不受其他水平外力的作用

光滑的平行导轨光滑不等距导轨示意图质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2杆MN、PQ间距足够长质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝2L2杆MN、PQ间距足够长且只在各自的轨道上运动2.电磁感应中的“双杆”模型基本模型

光滑的平行导轨光滑不等规律分析杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度大小之比为1∶2规律分析杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆(2)初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用

光滑的平行导轨不光滑平行导轨示意图质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2摩擦力Ff1＝Ff2质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2(2)初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用

光滑的平行导轨规律分析开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动开始时，若F≤2Ff，则PQ杆先变加速后匀速运动；MN杆静止.若F>2Ff，PQ杆先变加速后匀加速运动，MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动，且加速度相同规律分析开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度例2间距为L＝2m的足够长的金属直角导轨如图3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m＝0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路.细杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd接入电路的电阻分别为R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整个装置处于磁感应强度大小为B＝0.50T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出).当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动，且t＝0时，F＝1.5N.g＝10m/s2.(1)求ab杆的加速度a的大小；解析答案答案10m/s2图3例2间距为L＝2m的足够长的金属直角导轨如图3所示放置，解析由题可知，在t＝0时，F＝1.5N对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma代入数据解得a＝10m/s2.解析由题可知，在t＝0时，F＝1.5N(2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；解析答案答案2m/s

解析从d向c看，对cd杆进行受力分析，如图所示.设当cd杆速度最大时，ab杆的速度大小为v，

联立解得v＝2m/s(2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；解析答案答案(3)若从开始到cd杆达到最