23高考物理大二轮复习专题四第三讲三大观点解决电磁感应问题(共51张)PPT课件

的压力不为零，故 D 错误．
答案：B
2. (多选)如图所示，足够长的“U”形光 滑金属导轨平面与水平面成 θ 角(0<θ<90°)， 其中 MN 与 PQ 平行且间距为 L，导轨平面 与磁感应强度大小为 B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不 计．金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终 保持垂直且接触良好，ab 棒接入电路的部分的电阻为 R， 当流过 ab 棒某一横截面的电荷量为 q 时，棒的速度大小 为 v，则金属棒 ab 在这一过程中( )
Ib＝12I1， 电路的总电阻为 R 总＝RRb＋bRR＋Ra， 由欧姆定律可得干路电流为 I1＝RE总， 感应电动势为 E＝BLv， b 棒保持静止，则 mgsin θ＝BIbL， a 棒脱离磁场后撤去拉力 F，a 棒机械能守恒，返回 磁场时速度大小还是 v，此时 流为 I2＝Ra＋E R， a 棒匀速下滑，则 magsin θ＝BI2L， 联立解得 ma＝32m， a 棒向上运动时受力平衡： F＝magsin θ＋BI1L， 解得 F＝72mgsin θ.
[对点训练] 1.如图所示，两根间距为 l 的光滑平行 金属导轨与水平面夹角为 α，图中虚线下方 区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场， 磁场方向垂直于斜面向上．两金属杆质量均为 m，电阻均 为 R，垂直于导轨放置．开始时金属杆 ab 处在距磁场上 边界一定距离处，金属杆 cd 处在导轨的最下端，被与导 轨垂直的两根小柱挡住．现将金属杆 ab 由静止释放，金 属杆 ab 刚进入磁场便开始做匀速直线运动．已知重力加 速度为 g，则( )
专题四 电路与电磁感应
第三讲 三大观点解决电磁感应问题
考点 1 动力学观点 应用动力学观点解决电磁感应综合问题时要特别注 意 a＝0 时速度 v 达到最大时的特点，运动的动态分析如 下：
注意： 电磁感应与力和运动结合的问题，研究方法与力学 相同，首先明确物理过程，正确地进行受力分析，这里 应特别注意伴随感应电流而产生的安培力，
(1)断开开关 S，a 棒和 b 棒固定在磁场中，恰与导轨
构成一个边长为 L 的正方形，磁场从 B0 以ΔΔBt ＝k 均匀增 加，写出 a 棒所受安培力随时间变化的表达式．
(2)若接通开关 S，同时对 a 棒施以平行导轨斜向上的 拉力 F，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止．当 a 棒运动到磁场的上边界 PQ 处时，撤 去拉力 F，a 棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向 下滑动，此时 b 棒已滑离导轨．当 a 棒再次滑回磁场上边 界 PQ 时，又恰能沿导轨匀速向下运动，求 a 棒质量 ma 及拉力 F 的大小．
解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得 E＝ΔΔΦt ，ΔΦ＝ΔBL2， 由闭合电路欧姆定律可得：I＝2ER，
t 时刻的磁感应强度为 B＝B0＋kt， 此时 a 棒受到的安培力为 F 安＝BIL， 解得：F 安＝k2LR3(B0＋kt)． (2)由题意可知 a 棒沿斜面向上运动时，a 棒为电源， b 棒和电阻 R 并联，设通过 a 棒(干路)的电流为 I1，由并 联电路关系可得：I1＝Ib＋IR， B 棒和电阻 R 的阻值相等，则通过 b 棒的电流为
因金属杆 ab 刚进入磁场便开始做匀速直线运动，则
有 mgsin α＝B22lR2v，解得 v＝2mgBR2ls2in α，故 B 正确；金
属杆 ab 进入磁场后产生的感应电动势 E＝Blv，解得 E＝
2mgRsin Bl
α，故
C
错误；由左手定则可知，金属杆
cd
受
到的安培力与斜面平行且向下，则金属杆 cd 对两根小柱
A．金属杆 ab 进入磁场时感应电流的方向为由 a 到 b B．金属杆 ab 进入磁场时速度大小为2mgBR2ls2in α C．金属杆 ab 进入磁场后产生的感应电动势为 mgsin α Bl D．金属杆 ab 进入磁场后，金属杆 cd 对两根小柱的 压力大小为零 解析：由右手定则可知，金属杆 ab 进入磁场时产生 的感应电流的方向为由 b 到 a，故 A 错误；
在匀强磁场中匀速运动的导体受的安培力恒定，变 速运动的导体受的安培力也随速度(电流)变化而变化；其 次应用相应的规律求解，匀速运动可用平衡条件求解， 变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律和运动学公式求 解。
如图所示，两条平行的光滑金属导轨 固定在倾角为 θ 的绝缘斜面上，导轨间距为 L， 导轨上端连接一个定值电阻，导体棒 a 和 b 放在导轨上，与导轨垂直并接触良好，斜面上水平虚线 PQ 以下区域内，存在着垂直斜面向上的磁场，磁感应强 度大小为 B0，已知 b 棒的质量为 m，a 棒、b 棒和定值电 阻的阻值均为 R，导轨电阻不计，重力加速度为 g.
答案：(1)F 安＝k2LR3(B0＋kt) 37
(2)2m 2mgsin θ
(1)注意供电回路分析．如本例中，当开关 S 闭合时， a 棒为电源，b 棒和 R 并联，b 棒中的电流为 a 棒中电流 的12.
(2)注意分析导体棒的受力．如本例中 a 棒匀速上升 时在平行导轨方向受到重力的分力 magsin θ、拉力 F、安 培力 BI1L，但 a 棒再次滑回磁场时在平行导轨方向只受 重力的分力 magsin θ 和安培力 BI1L，只是此时因 b 棒的 滑离，电路结构发生了变化．
[题眼点拨] ①“断开开关 S，a 棒和 b 棒固定在磁 场中，恰与导轨构成一个边长为 L 的正方形，磁场从 B0 以ΔΔBt ＝k 均匀增加”说明回路中的磁通量是增加，
产生感应电流；②“若接通开关 S，同时对 a 棒施以 平行导轨斜向上的拉力 F，使它沿导轨匀速向上运动，此 时放在导轨下端的 b 棒恰好静止”说明 a 棒受力平衡即 F ＝magsin θ＋BI1L，b 棒也受力平衡即 mgsin θ＝BIbL； ③“当 a 棒再次滑回磁场上边界 PQ 时，又恰能沿导轨匀 速向下运动”说明 a 棒匀速下滑时 magsin θ＝BI2L.