专题4 特别策划3 电磁感应中的三大常考模型-(课件)【南方凤凰台】2023学年高考复习物理二轮提优导学案 江苏

专题四 电磁感应与电路 特别策划3　电磁感应中的三大常考模型 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 二轮提优导学案·物理 1 如图所示，间距L＝1 m、足够长的平行金属导轨倾角θ＝37°，底端接一阻值为R＝1 Ω的电阻，质量m＝1 kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M＝3 kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r＝1 Ω(其他电阻均不计)，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，两者间的动摩擦因数μ＝0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B＝2 T，取g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，现将重锤由静止释放． 1 微切口1　“单杆＋导轨”模型 (1) 求刚释放重锤瞬间重锤的加速度a. (2) 求重锤的最大速度v. (3) 重锤下降h＝20 m时，其速度已经达到最大速度v，求电阻R上产生的热量． 【解析】 (1) 刚释放重锤瞬间，以重锤为对象，根据牛顿第二定律得Mg－FT＝Ma 以金属棒为对象，根据牛顿第二定律得 FT－μmgcos θ－mgsin θ＝ma 解得a＝5m/s2 (2) 重锤和金属棒匀速运动时，重锤的速度最大．因为重锤匀速运动，细线的拉力等于重锤的重力，以金属棒为对象，根据平衡条件得 Mg＝FA＋μmgcos θ＋mgsin θ 金属棒切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv 根据安培力公式得FA＝BIL 解得重锤的最大速度v＝10m/s (3) 重锤下降h＝20 m时，其速度已经达到最大速度v，根据能量守恒定律得 解得电阻R上产生的热量QR＝100J “单杆＋导轨＋电阻”四种模型总结   模型一(v0≠0) 模型二(v0＝0) 模型三(v0＝0) 模型四(v0＝0) 说 明 质量为m，电阻不计的单杆cd以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动，两平行导轨间距为L 轨道水平光滑，杆cd质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为L，拉力F恒定 倾斜轨道光滑，倾角为α，杆cd质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为L 竖直轨道光滑，杆cd质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为L 示 意 图 题组跟进1 1. (2022·南京、盐城一模)如图所示，MN和PQ是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面．有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好．开始时，将开关S断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将S闭合．金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用F、v表示；通过金属杆的电流、电荷量分别用i、q表示．若从S闭合开始计时，则F、v、i、q分别随时间t变化的图像可能正确的是(　　) D A B C D 【解析】 让金属杆由静止开始自由下落，经过一段时间后具有速度v，闭合开关S后，回路产生感应电流，金属杆受到安培力竖直向上，可能有以下三种情况：若此刻安培力等于重力，金属杆做匀速运动，安培力、运动速度、电流都不变，通过金属杆的电荷量与时间成正比，此情况A、B、C不可能，D可能；若此刻安培力大于重力，金属杆将做加速度减小的减速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变小后不变，通过金属杆的电荷量与时间不成正比，此情况A、B、C、D均不可能；若此刻安培力小于重力，金属杆将做加速度减小的加速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变大后不变，通过金属杆的电荷量与时间不成正比，此情况A、B、C、D均不可能．故D正确． 2. (2022·全国甲卷改编)如图所示，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻．质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中．开始时，电容器所带的电荷量为Q，合上开关S后，(　　) B. 导体棒MN向右先加速、后匀速运动 C. 导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大 D. 电阻R上产生的热量等于导体棒MN上产生的热量 A 3. (2022·苏州质量调研)如图所示，质量M＝0.3 kg的U形光滑金属框abcd静置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直，且ab和dc边足够长，电阻不计，bc边的长度l＝1.0 m，电阻R1＝0.4 Ω.质量m＝0.2 kg的导体棒MN紧挨挡桩X、Y置于金属框上，导体棒的电阻R2＝0.1 Ω.装置始终处于竖直向下的B＝0.5 T的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行． (1) 用水平恒力F＝1 N向右拉动金属框，求运动过程中，金属框最终的稳定速度大小． (2) 对导体棒MN施加水平向左的瞬时冲量I＝2 N·s，求导体棒从开始运动到稳定运动的过程中产生的焦耳热Q. 【解析】 (1) 设金属框的最