【物理】2018届一轮复习苏教版第9章章末高效整合教案

【物理】2018届一轮复习苏教版第9章章末高效整合教案

章末高效整合 物理方法|等效法在电磁感应中的应用 ‎1．方法概述 闭合线圈磁通量的变化或导体棒切割磁感线形成感应电流．将电磁感应和电路问题相结合，采用等效的方法找到电源和电路结构，利用闭合电路问题求解．‎ ‎2．方法技巧 ‎(1)明确切割磁感线的导体相当于电源，其电阻是电源的内阻，其他部分为外电路，电源的正、负极由右手定则来判定．‎ ‎(2)画出等效电路图，并结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题．‎ ‎3．等效问题　‎ ‎　如图91所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里．现有一段长度为，电阻为的均匀导体棒MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触，当MN滑过的距离为时，导线ac中的电流为多大？方向如何？‎ 图91‎ ‎【规范解答】　MN滑过的距离为时，如图甲所示，它与bc的接触点为P，等效电路图如图乙所示．‎ 甲　　　　　　　　　乙 由几何关系可知MP长度为，MP中的感应电动势 E＝BLv MP段的电阻r＝R MacP和MbP两电路的并联电阻为 r并＝R＝ R 由欧姆定律得，PM中的电流I＝ ac中的电流Iac＝I 解得Iac＝ 根据右手定则可知，MP中的感应电流的方向由P流向M，所以电流Iac的方向由a流向c.‎ ‎【答案】　　方向由a流向c ‎[突破训练]‎ ‎1．如图92所示，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是(　　) 【导学号：96622172】‎ 图92‎ A．拉力的大小在运动过程中保持不变 B．棒通过整个圆环所用的时间为 C．棒经过环心时流过棒的电流为 D．棒经过环心时所受安培力的大小为 D　导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度的变化而变化，故拉力一直变化，选项A错误；设棒通过整个圆环所用的时间为t，由匀变速直线运动的基本关系式可得2R＝at2，解得t＝，选项B错误；由v2－v＝2ax可知棒经过环心时的速度v＝，此时的感应电动势E＝2BRv，此时金属圆环的两侧并联，等效电阻r总＝，故棒经过环心时流过棒的电流为I＝＝，选项C错误；由对选项C的分析可知棒经过环心时所受安培力的大小为F＝2BIR＝，选项D正确．‎ 物理模型|电磁感应中的“杆＋导轨”模型 ‎1．单杆模型(如图93所示)‎ 图93‎ ‎(1)模型特点：导体棒运动→感应电动势→闭合回路→感应电流→安培力→阻碍棒相对磁场运动．‎ ‎(2)分析思路：确定电源 ‎(3)解题关键：对棒的受力分析，动能定理应用．‎ ‎2．双杆模型(如图94所示)‎ 图94‎ ‎(1)模型特点 ‎①一杆切割时，分析同单杆类似．‎ ‎②两杆同时切割时，回路中的感应电动势由两杆共同决定，E＝＝Bl(v1－v2)．‎ ‎(2)解题要点：单独分析每一根杆的运动状态及受力情况，建立两杆联系，列方程求解．‎ ‎　如图95所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝‎0.4 m．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝‎0.1 kg，电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝‎0.4 kg，电阻R2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，g取‎10 m/s2.问：‎ 图95‎ ‎(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；‎ ‎(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；‎ ‎(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝‎3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．‎ ‎【思路导引】　‎ ‎【规范解答】　(1)由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.‎ ‎(2)开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsin θ ①‎ 设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有E＝BLv ②‎ 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 I＝ ③‎ 设ab所受安培力为F安，有F安＝BIL ④‎ 此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安＝m1gsin θ＋Fmax ⑤‎ 综合①②③④⑤式，代入数据解得v＝‎5 m/s.‎ ‎(3)设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律有m2gxsin θ＝Q总＋m2v2‎ 又Q＝Q总 解得Q＝1.3 J.‎ ‎【答案】　(1)由a流向b　(2)‎5 m/s　(3)1.3 J ‎[突破训练]‎ ‎2.(2016·全国乙卷)如图96，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为‎2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平．右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上．已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g.已知金属棒ab匀速下滑．求 图96‎ ‎(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；‎ ‎(2)金属棒运动速度的大小．‎ ‎【解析】　(1)设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2.对于ab棒，由力的平衡条件得 ‎2mgsin θ＝μN1＋T＋F ①‎ N1＝2mgcos θ ②‎ 对于cd棒，同理有 mgsin θ＋μN2＝T ③‎ N2＝mgcos θ ④‎ 联立①②③④式得 F＝mg(sin θ－3μcos θ)． ⑤‎ ‎(2)由安培力公式得 F＝BIL ⑥‎ 这里I是回路abdca中的感应电流．ab棒上的感应电动势为 E＝BLv ⑦‎ 式中，v是ab棒下滑速度的大小．由欧姆定律得 I＝ ⑧‎ 联立⑤⑥⑦⑧式得 v＝(sin θ－3μcos θ).⑨‎ ‎【答案】　(1)mg(sin θ－3μcos θ)‎ ‎(2)(sin θ－3μcos θ) 高考热点1|与电磁感应有关的图象问题 ‎1．图象问题的求解类型 类型 据电磁感应过程选图象 据图象分析判断电磁感应过程 求解流程 ‎2.解决图象问题的一般步骤 ‎(1)明确图象的种类，即是Bt图还是Φt图，或者Et图、It图等；‎ ‎(2)分析电磁感应的具体过程；‎ ‎(3)用右手定则或楞次定律确定方向的对应关系；‎ ‎(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关系式；‎ ‎(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；‎ ‎(6)画图象或判断图象．‎ ‎　(多选)(2016·四川高考)如图97所示，电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F＝F0＋kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的有(　　)‎ 图97‎ ‎【规范解答】　当金属棒MN的速度为v时，MN受到的安培力FA＝BIl＝，‎ 根据牛顿第二定律得金属棒MN的加速度a＝＝＋v，且i＝，UR＝，P＝.‎ 若k＝，金属棒做匀加速直线运动，此时，it图象为直线，FAt图象为直线，URt图象为直线，Pt图象为抛物线．‎ 若k>，则金属棒做加速度增大的加速运动．则it图象、FAt图象、URt 图象、Pt图象为曲线，斜率越来越大，此时选项B正确．‎ 若k<，则金属棒做加速度减小的加速运动，加速度减为零后做匀速运动，此时it图象、FAt图象、URt图象、Pt图象为曲线；斜率越来越小，此时选项C正确．‎ ‎【答案】　BC ‎[突破训练]‎ ‎3．(2015·山东高考)如图98甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内．左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化．规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uabt图象可能正确的是(　　) 【导学号：96622173】‎ ‎　‎ 甲　　　　　　　　　　　　乙 图98‎ C　由题图乙知，0～0.25T0，外圆环电流逐渐增大且逐渐减小，根据安培定则，外圆环内部磁场方向垂直纸面向里，磁场逐渐增强且逐渐减小，根据楞次定律知内圆环a端电势高，所以uab>0，根据法拉第电磁感应定律uab＝＝知，uab逐渐减小；t＝0.25T0时，＝0，所以＝0，uab＝0；同理可知0.25T0

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