高考物理大一轮复习 核心素养培养10课件 新人教版
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向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝2 T．初始时刻，棒ab在倾斜导轨上恰好不下 滑．(g动摩擦因数μ；
答案：(1)34 (2)1.5 kg (3)8.4 J
(2)在轻质挂钩上挂上物体P，细绳处于拉伸状态，将物体P与导体棒cd同时由
静止释放，当P的质量不超过多大时，ab始终处于静止状态？(导体棒cd运动过程
第十章 电磁感应
思维建模能力的培养
1．“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的 热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的 难点．“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨 放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速 运动等．
A．0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 V B．开关K闭合瞬间，CD中的电流方向由C到D C．磁感应强度B2的方向竖直向下 D．开关K闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03 C
解析：由题图乙图象可知，0～0.10 s 内 ΔΦ＝ΔBS＝(1．0－0)×0.01 Wb＝0.01 Wb,0～0.10 s 线圈的感应电动势大小为 E＝nΔΔΦt ＝300×00..0110 V＝30 V，故 A 错误； 细杆 CD 所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知，电流方向为 C→D，故 B 正确； 由安培定则可知感应电流的磁场方向竖直向上，由题图乙图象可知，在 0.20～0.25 s 内穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，磁感应强度 B2 的方向竖直向上，故 C 错误；对细框应用动量定理可得 B1lIΔt＝mv－0，细框竖直向上做竖直上抛运动，v2 ＝2gh，电荷量 Q＝IΔt，解得 Q＝mB21lgh＝0.03 C，故 D 正确．
对 cd 棒，设绳中的张力为 T，由平衡条件得 T－IlB－μm2g＝0 对 P，由平衡条件得 Mg－T＝0 联立以上各式得：M＝1.5 kg 故当 P 的质量不超过 1.5 kg 时，ab 始终处于静止状态
(3)设 P 匀速运动的速度为 v，由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得 Blv＝I(R1＋R2)得 v＝2 m/s 对 P 和棒 cd，由动量定理得 (Mg－μm2g－BIl)·t＝(M＋m2)v 其中 q＝I·t＝R1Δ＋φR2＝R1B＋lSR2 故有(Mg－μm2g)t－RB1＋2l2RS 2＝(M＋m2)v 解得 S＝4310 m
对系统有能量守恒定律 MgS＝μm2gS＋Q＋12(M＋m2)v2 代入数据得 Q＝12．6 J 在这 1 s 内 ab 棒上产生的焦耳热 Q1＝R1＋R1R2Q＝8．4 J.
图象应用能力的培养
分析电磁感应图象问题的思路
(2018·河北石家庄二检)(多选)如图甲所示，质量m＝3.0×10－3 kg的“” 形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细杆CD长l＝0.20 m，处于磁感 应强度大小B1＝1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中．有一匝数n＝300匝、面积S＝ 0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连．线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的 匀强磁场中，其磁感应强度B2的方向随时间t变化的关系如图乙所示．t＝0.22 s时闭合 开关K，瞬时细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20 m．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( BD )
2．该模型的解题思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向； (2)求回路中的电流大小； (3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)； (4)列动力学方程或平衡方程求解．
(2018·湖北八校第二次联考)如图所示，AD与A1D1为水平放置的无限长 平行金属导轨，DC与D1C1为倾角为θ＝37°的平行金属导轨，两组导轨的间距均为l ＝1.5 m，导轨电阻忽略不计．质量为m1＝0.35 kg、电阻为R1＝1 Ω的导体棒ab置于 倾斜导轨上，质量为m2＝0.4 kg、电阻为R2＝0.5 Ω的导体棒cd置于水平导轨上，轻 质细绳跨过光滑滑轮一端与cd的中点相连、另一端悬挂一轻质挂钩．导体棒ab、cd 与导轨间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．整个装置处于竖直
中，ab、cd一直与DD1平行，且没有与滑轮相碰．) (3)若P的质量取第(2)问中的最大值，由静止释放开始计时，当t＝1 s时cd已经
处于匀速直线运动状态，求在这1 s内ab上产生的焦耳热为多少？
解析：(1)对 ab 棒，由平衡条件得 m1gsin θ－μm1gcos θ＝0 解得 μ＝34(或 0.75) (2)当 P 的质量最大时，P 和 cd 的运动达到稳定时，P 和 cd 一起做匀速直线运动， ab 处于静止状态，但摩擦力达到最大且沿斜面向下．设此时电路中的电流为 I 对 ab 棒，由平衡条件得 沿斜面方向：IlBcos θ－m1gsin θ－μN＝0 垂直于斜面方向：N－IlBsin θ－m1gcos θ＝0
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答案：(1)34 (2)1.5 kg (3)8.4 J
(2)在轻质挂钩上挂上物体P，细绳处于拉伸状态，将物体P与导体棒cd同时由
静止释放，当P的质量不超过多大时，ab始终处于静止状态？(导体棒cd运动过程
第十章 电磁感应
思维建模能力的培养
1．“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的 热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的 难点．“杆＋导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型(“单杆”型为重点)；导轨 放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速 运动等．
A．0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 V B．开关K闭合瞬间，CD中的电流方向由C到D C．磁感应强度B2的方向竖直向下 D．开关K闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03 C
解析：由题图乙图象可知，0～0.10 s 内 ΔΦ＝ΔBS＝(1．0－0)×0.01 Wb＝0.01 Wb,0～0.10 s 线圈的感应电动势大小为 E＝nΔΔΦt ＝300×00..0110 V＝30 V，故 A 错误； 细杆 CD 所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知，电流方向为 C→D，故 B 正确； 由安培定则可知感应电流的磁场方向竖直向上，由题图乙图象可知，在 0.20～0.25 s 内穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，磁感应强度 B2 的方向竖直向上，故 C 错误；对细框应用动量定理可得 B1lIΔt＝mv－0，细框竖直向上做竖直上抛运动，v2 ＝2gh，电荷量 Q＝IΔt，解得 Q＝mB21lgh＝0.03 C，故 D 正确．
对 cd 棒，设绳中的张力为 T，由平衡条件得 T－IlB－μm2g＝0 对 P，由平衡条件得 Mg－T＝0 联立以上各式得：M＝1.5 kg 故当 P 的质量不超过 1.5 kg 时，ab 始终处于静止状态
(3)设 P 匀速运动的速度为 v，由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得 Blv＝I(R1＋R2)得 v＝2 m/s 对 P 和棒 cd，由动量定理得 (Mg－μm2g－BIl)·t＝(M＋m2)v 其中 q＝I·t＝R1Δ＋φR2＝R1B＋lSR2 故有(Mg－μm2g)t－RB1＋2l2RS 2＝(M＋m2)v 解得 S＝4310 m
对系统有能量守恒定律 MgS＝μm2gS＋Q＋12(M＋m2)v2 代入数据得 Q＝12．6 J 在这 1 s 内 ab 棒上产生的焦耳热 Q1＝R1＋R1R2Q＝8．4 J.
图象应用能力的培养
分析电磁感应图象问题的思路
(2018·河北石家庄二检)(多选)如图甲所示，质量m＝3.0×10－3 kg的“” 形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细杆CD长l＝0.20 m，处于磁感 应强度大小B1＝1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中．有一匝数n＝300匝、面积S＝ 0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连．线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的 匀强磁场中，其磁感应强度B2的方向随时间t变化的关系如图乙所示．t＝0.22 s时闭合 开关K，瞬时细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20 m．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( BD )
2．该模型的解题思路 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向； (2)求回路中的电流大小； (3)分析研究导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方向)； (4)列动力学方程或平衡方程求解．
(2018·湖北八校第二次联考)如图所示，AD与A1D1为水平放置的无限长 平行金属导轨，DC与D1C1为倾角为θ＝37°的平行金属导轨，两组导轨的间距均为l ＝1.5 m，导轨电阻忽略不计．质量为m1＝0.35 kg、电阻为R1＝1 Ω的导体棒ab置于 倾斜导轨上，质量为m2＝0.4 kg、电阻为R2＝0.5 Ω的导体棒cd置于水平导轨上，轻 质细绳跨过光滑滑轮一端与cd的中点相连、另一端悬挂一轻质挂钩．导体棒ab、cd 与导轨间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力．整个装置处于竖直
中，ab、cd一直与DD1平行，且没有与滑轮相碰．) (3)若P的质量取第(2)问中的最大值，由静止释放开始计时，当t＝1 s时cd已经
处于匀速直线运动状态，求在这1 s内ab上产生的焦耳热为多少？
解析：(1)对 ab 棒，由平衡条件得 m1gsin θ－μm1gcos θ＝0 解得 μ＝34(或 0.75) (2)当 P 的质量最大时，P 和 cd 的运动达到稳定时，P 和 cd 一起做匀速直线运动， ab 处于静止状态，但摩擦力达到最大且沿斜面向下．设此时电路中的电流为 I 对 ab 棒，由平衡条件得 沿斜面方向：IlBcos θ－m1gsin θ－μN＝0 垂直于斜面方向：N－IlBsin θ－m1gcos θ＝0
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