（浙江選考）2020版高考物理大一輪復習 第十章 電磁感應 交變電流本章學科素養(yǎng)提升學案.docx

第十章 電磁感應 交變電流基本模型如圖1，兩光滑金屬導軌在水平面內(nèi)，導軌間距為L，導體棒的質量為m，回路總電阻為R.導體棒在水平力F的作用下運動，某時刻速度為v0，導體棒在磁場中的運動情況分析如下：圖1運動條件運動情況分析F為恒力F合力為零，做勻速運動F>vBLvIBILaa0，勻速運動F<vBLvIBILaa0，勻速運動F隨時間t按一定線性規(guī)律變化要使棒做勻加速運動，由牛頓第二定律：Fma例1如圖2所示，兩足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面的夾角30，導軌電阻不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向上.長為L的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導軌上，且始終與導軌接觸良好，金屬棒的質量為m、電阻為R.兩金屬導軌的上端連接一個燈泡，燈泡的電阻也為R.現(xiàn)閉合開關K，給金屬棒施加一個方向垂直于桿且平行于導軌平面向上的、大小為F2mg的恒力，使金屬棒由靜止開始運動，當金屬棒達到最大速度時，燈泡恰能達到它的額定功率.g為重力加速度，求：圖2(1)金屬棒能達到的最大速度vm；(2)燈泡的額定功率PL；(3)若金屬棒上滑距離為s時速度恰達到最大，求金屬棒由靜止開始上滑2s的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q1.答案(1)(2)(3)mgs解析(1)金屬棒先做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，金屬棒達到最大速度，此后開始做勻速直線運動.設最大速度為vm，則速度達到最大時有：EBLvm，I，F(xiàn)BILmgsin，解得：vm (2)根據(jù)電功率表達式：PLI2R解得：PL()2R(3)設整個電路產(chǎn)生的熱量為Q，由能量守恒定律有：F2sQmgsin2smvm2解得：Q3mgs根據(jù)串聯(lián)電路特點，可知金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q1解得：Q1mgs.基本模型(1)初速度不為零，不受其他水平外力的作用光滑的平行導軌光滑不等距導軌示意圖質量m1m2電阻r1r2長度L1L2桿MN、PQ間距足夠長質量m1m2電阻r1r2長度L12L2桿MN、PQ間距足夠長且只在各自的軌道上運動規(guī)律分析桿MN做變減速運動，桿PQ做變加速運動，穩(wěn)定時，兩桿的加速度均為零，以相等的速度勻速運動桿MN做變減速運動，桿PQ做變加速運動，穩(wěn)定時，兩桿的加速度均為零，兩桿的速度大小之比為12(2)初速度為零，一桿受到恒定水平外力的作用光滑的平行導軌不光滑平行導軌示意圖質量m1m2電阻r1r2長度L1L2摩擦力Ff1Ff2質量m1m2電阻r1r2長度L1L2規(guī)律分析開始時，兩桿做變加速運動；穩(wěn)定時，兩桿以相同的加速度做勻加速運動開始時，若F2Ff，則PQ桿先變加速后勻速運動；MN桿靜止.若F>2Ff，PQ桿先變加速后勻加速運動，MN桿先靜止后變加速最后和PQ桿同時做勻加速運動，且加速度相同例2間距為L2m的足夠長的金屬直角導軌如圖3所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面.質量均為m0.1kg的金屬細桿ab、cd與導軌垂直放置形成閉合回路.細桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為0.5，導軌的電阻不計，細桿ab、cd接入電路的電阻分別為R10.6，R20.4.整個裝置處于磁感應強度大小為B0.50T、方向豎直向上的勻強磁場中(圖中未畫出).當ab桿在平行于水平導軌的拉力F作用下從靜止開始沿導軌勻加速運動時，cd桿也同時從靜止開始沿導軌向下運動，且t0時，F(xiàn)1.5N.g10m/s2.圖3(1)求ab桿的加速度a的大??；(2)求當cd桿達到最大速度時ab桿的速度大?。?3)若從開始到cd桿達到最大速度的過程中拉力F做的功為5.2J，求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱.答案(1)10m/s2(2)2 m/s(3)2.94J解析(1)由題可知，在t0時，F(xiàn)1.5N對ab桿進行受力分析，由牛頓第二定律得Fmgma代入數(shù)據(jù)解得a10m/s2.(2)從d向c看，對cd桿進行受力分析，如圖所示.設當cd桿速度最大時，ab桿的速度大小為v，有FfmgFN，F(xiàn)NF安，F(xiàn)安BIL，I聯(lián)立解得v2m/s(3)整個過程中，ab桿發(fā)生的位移xm0.2m對ab桿應用動能定理，有WFmgxW安mv2代入數(shù)據(jù)解得W安4.9J根據(jù)功能關系得Q總W安所以ab桿上產(chǎn)生的焦耳熱QabQ總2.94J.