第十章 素养提升课(十二)-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

电磁感应现象在高考中的应用 授课提示：对应学生用书第299页 　为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”下列结论正确的是(　　) A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象 B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应 C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用 D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强 [解析]　脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应，故A错误；脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电磁感应现象，故B错误；若将脉冲电流改为恒定电流，线圈将会产生恒定磁场，脑部特定区域不会产生持续的感应电场及感应电流，对脑神经不会持续产生电刺激作用，故C错误；脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，满足E＝，I＝，若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则脑部特定区域的磁通量改变量大小不变，但改变这些磁通量的时间缩短，所以感应电场及感应电流增大，故D正确。 [答案]　D 　(多选)如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直搁在导轨上。今使棒以一定的初速度向右运动，已知棒通过位置a时的速率为va，通过位置b时的速率为vb，到位置c时棒恰好静止。设棒、导轨的电阻以及棒与导轨间的接触电阻均不计，a、b与b、c的间距相等，则在金属棒由a→b和由b→c 的两个过程中(　　) A．棒运动的加速度大小相等 B．通过棒横截面的电荷量相等 C．棒通过a、b两位置时的速率va＝2vb D．回路中产生的电能Eab＝Ebc [解析]　金属棒从a→b和从b→c，一直减速，回路中电流一直在减小，棒所受安培力F＝BIL，安培力减小，加速度a＝，故加速度减小，故A错误； 金属棒在a→b与b→c的两个过程中磁通量的变化量相同，q＝，可知通过棒横截面的电荷量相等，故B正确； 由动量定理知，从a→b BI1L·Δt1＝mva－mvb 从b→c BI2L·Δt2＝mvb－0 而q1＝q2 即I1·Δt1＝I2·Δt2 故有va＝2vb，故C正确； 产生的电能由能量守恒定律有 Eab＝mva2－mvb2＝mvb2 Ebc＝mvb2 所以Eab＝3Ebc，故D错误。 [答案]　BC ■核心素养解读 以U形导轨为背景，创设导体棒由某一速度运行到最后恰好的静止的情境，促进学生形成运动观念、相互作用观念，体现了对“物理观念”的考查；将物理规律和数学知识相结合进行科学推理，体现了对物理学科核心素养中的“科学思维”的考查。 　两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一个水平面内，两根导轨间的距离为L，导轨上放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场。导体棒与导轨始终垂直、接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一个水平向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的Δvt图象(Δv表示两棒的相对速度，即Δv＝va－vb)。 (1)试证明：在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关； (2)求t1时刻棒b的加速度大小； (3)求t2时刻两棒之间的距离。 [思路点拨]　挖掘隐含条件：(1)t2时刻两棒共速。 (2)两棒相对运动过程中，受到的安培力的合力为零，可运用动量守恒定律和能量守恒定律推导。 [解析]　(1)t2时刻开始，两棒速度相等，由动量守恒定律有mv0＝2mv 由能量守恒定律有Q＝mv02－(2m)v2 解得Q＝mv02 所以在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关。 (2)t1时刻有va－vb＝ 回路中的电流I＝＝ 此时棒b所受的安培力F＝BIL 由牛顿第二定律得棒b的加速度大小a1＝＝。 (3)t2时刻，两棒速度相同，共同速度v＝ 0～t2时间内，对棒b，由动量定理有 BL·Δt＝mv－0 根据法拉第电磁感应定律有＝ 根据闭合电路欧姆定律有＝ 而ΔΦ＝BΔS＝BL(x－x0) 解得t2时刻两棒之间的距离x＝x0＋。 [答案]　(1)证明见解析　(2)　(3)x0＋ ■核心素养解读 本题以双轨为背景，以双棒为研究对象，采用微元法进行模型建构，考查了物理核心素养中的“科学思维”；以磁场对运动的双棒的作用为命题情境，考查了“物理观念”中的“运动观念”和“相互作用观念”。 　如图所示，直角三角形AD