第四板块 层级Ⅲ 微专题Ⅲ-2 “电路与电磁感应”计算大题习题讲评（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材 江苏北京专用）

“电路与电磁感应”计算大题习题讲评 微专题Ⅲ－2 01 02 目 录 (一)精研“标杆考题”——研透一题，胜做百题 (二)演练“多维考法”——迁移活用，方法融通 2 (一)精研“标杆考题” ——研透一题，胜做百题 磁场边界(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 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 续表 具体思维流程如下： 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 (二)演练“多维考法” ——迁移活用，方法融通 考法1　“单杆＋导轨”模型 1．一根质量m＝1 kg、长为L＝0.5 m、电阻不计的导体棒静止在足够长的光滑的U形导轨上，导轨平面存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导轨左侧有两个开关S1、S2，S1与一个定值电阻串联，阻值R＝2 Ω；S2与一个电容器串联，电容C＝1 F，如图甲所示。现将S1闭合，S2断开，且用拉力F拉着导体棒开始向右做匀加速直线运动，图乙为导体棒所受拉力F随时间t的变化图像，则： 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。 (2)由右手定则可知释放瞬间棒b中电流向里，棒b受到沿斜面向下的安培力，此时电路中电流不变，对棒b根据牛顿第二定律可得 mgsin θ＋BIL＝ma0， 解得a0＝2gsin θ。 (3)由题意可知，释放棒b后，棒a受沿斜面向上的安培力和沿斜面向下的重力的分力，棒b受沿斜面向下的安培力和沿斜面向下的重力的分力，棒a、b达到相同速度v，由动量定理可知， 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，然后再运用法拉第电磁感应定律求解。 3．(2023·新课标卷)一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图(a)所示。 (1)使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为它初速度的一半，求金属框的初速度大小。 (2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1＝2R0，导轨电