第四板块 层级Ⅲ 微专题Ⅲ “电路与电磁感应”计算大题解题研究（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

层级Ⅲ　运用“一课一题”•掌握解题流程•计算大题“整化零” 微专题Ⅲ “电路与电磁感应”计算大题解题研究 01 02 目 录 3 01 (图中虚线)与斜面底边平行；金属棒在磁场中 做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒 离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁 场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大小B＝1 T，重力加速度大小取g＝10 m/s2，sin α＝0.6。求： (1)金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小； (2)金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数； (3)导体框匀速运动的距离。 [思维建模] 题干信息 模型建立 光滑固定斜面；金属棒与导体框同时由静止开始下滑 “板块”一起从静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动 金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF；金属棒下滑距离s1后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域 单棒切割磁感线的“发电机”模型；金属棒CD切割磁感线相当于电源，由于与导体框构成矩形回路，所以金属棒CD因有电流而受到安培力 题干信息 模型建立 金属棒在磁场中做匀速运动 金属棒处于平衡状态，所受合外力为零 当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边正好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速 “板块”模型；分别隔离进行受力分析、运动分析，建立两者速度或位移间的关系式 [科学思维] 第(1)问：金属棒在磁场外做匀加速运动，进入磁场后做切割磁感线运动。 第(2)问：金属棒在磁场中做匀速运动期间，导体框在磁场外做匀变速运动，进入磁场后做匀速运动。 第(3)问：金属棒离开磁场后做匀变速运动，导体框在磁场中先匀速运动一段距离后再加速运动。 (2)设金属棒与导体框之间的动摩擦因数为μ，金属棒进入磁场以后因为瞬间受到沿斜面向上的安培力作用，之后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因金属棒做匀速运动，可得mgsin α＋μmgcos α＝F安 此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得 Mgsin α－μmgcos α＝Ma 02 考法1　“单杆＋导轨”模型 1．如图甲所示，倾角为θ＝37°足够长的倾斜导轨与光滑水平导轨平滑连接。轨道宽度d＝0.5 m，电阻忽略不计。在水平轨道平面内有水平向右的匀强磁场，倾斜轨道平面内有垂直于倾斜轨道向下的匀强磁场，大小都为B，现将质量m＝0.4 kg、电阻R＝1 Ω的两个相同导体棒ab和cd，垂直于轨道分别置于水平轨道上和倾斜轨道的顶端， 同时由静止释放。导体cd下滑过程中加速度a和速度v的关系如图乙所示。cd棒从开始运动到最大速度的过程中流过cd棒的电荷量q＝0.4 C，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，求： (1)cd和倾斜轨道之间的动摩擦因数； (2)ab对水平轨道的最大压力； (3)cd棒从开始运动到速度最大的过程中ab棒上产生的焦耳热。 解析：(1)由图乙所示图像可知，刚释放导体棒cd时，加速度： a＝5 m/s2， 对导体棒cd，由牛顿第二定律得：mgsin θ－μmgcos θ＝ma， 代入数据解得：μ＝0.125。 (2)由图乙所示图像可知，a＝0时cd棒速度达到最大，此时电路中的电流最大，此时cd速度v＝1 m/s，ab安培力达到最大，对水平轨道压力也达到最大，因为磁感应强度大小相同，两导体棒中电流相同，故所受安培力大小相同，由平衡条件得： 对导体棒cd：mgsin θ＝F安＋μmgcos θ 对导体棒ab：FN＝mg＋F安 代入数据解得：FN＝6 N，F安＝2 N 由牛顿第三定律可知，导体棒ab对轨道的压力：FN′＝FN＝6 N。 答案：(1)0.125　(2)6 N，方向竖直向下 (3)0.3 J 考法2　“双杆＋导轨”模型 2．(2023·湖南高考)如图，两根足够长的 光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L，两 导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角，整 个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。 (1)先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小v0； (2)在(1)问中，当棒a匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小a0； (3)在(2)问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间t0，两棒恰好达到相同的速度v，求速度v的大小，以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离Δx。 考法3　“线框”模型 个性点拨：解答“线框”模型问题首先要理清运动过程中线框磁通量的变化情况，然后再运