专题四 专题四攻坚克难3　电磁感应中的三大常考模型-【南方凤凰台】2023学年高考复习物理二轮提优导学案广东（课件）

专题四 电磁感应与电路 攻坚克难三　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 　　　　如图甲所示，两根完全相同的光滑平行导轨固定，每根导轨均由两段与水平面成 θ＝30°的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成，导轨两端均连接着电阻，阻值R1＝R2＝2 Ω，导轨间距L＝0.6 m．在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P2P1内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界M1P1、M2P2的距离d＝0.2 m，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，在右侧导轨斜面上与M1P1距离s＝0.1 m处，有一根阻值r＝2 Ω的金属棒ab垂直于导轨由静止释放，恰好独立匀速通过整个磁场区域，取g＝10 m/s2，导轨电阻不计．求： 1 微切口1　“单杆＋导轨”模型 　　　甲　　　　　　　　　　乙 (1) ab在磁场中运动的速度大小v. (2) 在t1＝0.1 s时刻和t2＝0.25 s时刻电阻R1的电功率之比． 【解析】 棒从释放到运动至M1P1的时间 在t1＝0.1 s时，棒还没进入磁场 此时，R2与金属棒并联后再与R1串联 故在t2＝0.25 s时ab还在磁场中运动 电动势E2＝BLv＝0.6 V 此时R1与R2并联，再与金属棒串联，R′总＝3 Ω 解得R1两端电压U′1＝0.2 V “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   模型一(v0≠0) 模型二(v0＝0) 模型三(v0＝0) 模型四(v0＝0) 示意图 类题固法1 1. (2022·韶关综合测试一)如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L，与水平面成θ角，上端接入阻值为R的电阻．导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好．不计导轨及金属棒ab的电阻，则金属棒ab沿导轨下滑过程中(　　) A. 金属棒ab将一直做加速运动 B. 通过电阻R的电流方向为从Q到N C. 金属棒ab的最大加速度为gsin θ D. 电阻R产生的焦耳热等于金属棒ab减少的重力势能 C 【解析】 金属棒ab先做加速运动，后做匀速运动，A错误；根据右手定则，通过电阻R的电流方向为从N到Q，B错误；金属棒速度等于零时，加速度最大，根据牛顿第二定律mgsinθ＝ma，解得a＝gsinθ，C正确；根据能量守恒定律，电阻R产生的焦耳热等于金属棒ab减少的机械能，D错误． 2. (多选)(2022·汕头质检)如图所示，两平行光滑导轨MN、M′N′左端通过导线与电源和不带电电容相连，导轨平面处于匀强磁场中，有一定阻值的导体棒ab垂直导轨处于静止状态．现将开关S与1闭合，当棒达到稳定速度v后S与2闭合，导轨足够长，电源内阻不计．则(　　) A. S与1闭合后，棒ab做匀加速直线运动 B. S与2闭合后，棒ab中的电流不断减小 C. 从S与1闭合到棒ab达到速度v，电源提供的电能等于棒获得的动能 D. 从S与2闭合到棒ab达到稳定状态，棒减少的动能部分转化为电容器的电场能 BD 3. (2022·大湾区联考)如图所示，“匚”形光滑金属框架M′MNN′水平固定放置，其中平行的两边MM′、NN′是两足够长的平行导轨，间距为d，整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中．质量为m的匀质金属杆CD放置在两平行导轨上，并始终保持与框架的MN边平行．右侧较远处有一小型电机Q，杆CD的正中央O点用足够长的不可伸缩的绝缘细线系住，细线另一端连接在电动机的转轴上．电动机工作时，通过水平细线拉动金属杆沿导轨向右运动．电动机输出功率恒定为P，金属杆从静止开始经过t时间速度增大到v.金属杆CD的电阻为R，其余电阻均不计．求： (1) 金属杆CD中感应电流的方向． 【解析】 根据右手定则，可知金属杆中感应电流的方向为D→C. (2) 速度为v时金属杆的加速度大小． (3) 该过程中金属杆因电流热效应产生的热量． 2 微切口2　“双杆＋导轨”模型 图甲　　　　　　　　　　图乙 (1) MN杆到达AB处时的速度大小v1. 【解析】 MN杆运动到AB的过程中有 解得v1＝3 m/s (2) MN杆与EF杆碰撞过程中损失的能量E. 【解析】 从0时刻至MN杆到达AB处所用的时间 可判断MN杆到达AB处时