第十一章 专题八 电磁感应中的情境变换与模型识别-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

专题八　电磁感应中的情境变换与模型识别 基础梳理 一、分析电磁感应问题的四个基本要素 1.发生电磁感应的回路结构。如:是电阻型的,还是电容型的?是单杆运动,还是双杆运动?是单一结构,还是组合结构? 2.研究对象的运动特征。如:是匀速,还是匀加速,还是做简谐运动? 3.回路所处的磁场分布特征。如:是匀强磁场,还是变化磁场?是随空间x变化,还是随时间t变化?是否分区间? 4.作用于回路的外界因素。如:是给定初速度,还是有外力作用的?是否倾斜?有无摩擦? 二、求解电磁感应综合题的基本思路 电磁感应的各类综合题都在如图甲、乙所示的基本模型的基础上,就上述四个要素作了某些变换。如:在未知外力作用下,让杆做已知的运动,或者让某些物理量呈现已知的规律(如:I∝t,v∝x→a∝v),要求解某个物理量等等。一般都需要综合运用牛顿运动定律、动量定理(守恒定律)和能量守恒定律(功能关系)去求解,而模型的识别则是解决问题的关键。 夯实考点 [例1] (2017·浙江4月选考卷)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示。倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中。水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接构成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于L。质量为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞,碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”。“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出。运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02 Ω,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,θ=30°,B1=0.1 T, B2=0.2 T。不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应,g取10 m/s2。求: (1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0; 双杆(多杆)模型 答案:(1)6 m/s　 [例1] (2017·浙江4月选考卷)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示。倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中。水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接构成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于L。质量为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞,碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”。“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出。运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02 Ω,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,θ=30°,B1=0.1 T, B2=0.2 T。不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应,g取10 m/s2。求: (2)“联动三杆”进入磁场区间Ⅱ前的速度大小v; 答案:(2)1.5 m/s [例1] (2017·浙江4月选考卷)间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示。倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中。水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接构成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于L。质量为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞,碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”。“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出。运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02 Ω,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,θ=30°,B1=0.1 T, B2=0.2 T。不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应,g取10 m/s2。求: (3)“联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ产生的焦耳热Q。 答案:(3)0.25 J [变式1] 如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30°斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab的质量为2m,cd的质量为m,长度均为L,电阻均为R,两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回