【物理】2011届新课标高中总复习：专题9 电磁感应与力学问题

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1、专题九电磁感应与力学问题本专题部分内容是历年高考考查的重点，年年都有考题，且多为计算题，分值高，难度大，对考生具有较高的区分度．其涉及的力学知识主要有牛顿运动定律、功、动能定理、能量守恒定律等，是力、电、磁综合问题的重要体现，是高中物理主干知识的有机结合，既能考查基础知识，又能考查综合能力，是高考的热点内容之一．本专题复习一方面要熟练掌握电学知识，另一方面要能运用牛顿第二定律、功能关系等物理规律及基本方法分析电磁感应现象中物体的运动情况及能量转化问题．这些规律及方法又都是中学物理学中的重点知识，因此要加强相关的训练，有助于学生对这些知识的回顾和应用，建立各部

2、分知识的联系．类型一、安培力与运动关系例1：如图911所示，N、Q间接一电阻R′=10，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0，光滑导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场．现将一条质量m=10g，电阻R=10的金属导线ab置于导轨上，并保持导线ab水平．已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动．(g取10m/s2)图911(1)试计算磁感应强度B的大小．(2)若某时刻将开关S断开，求导线ab能达到的最大速度．(设导轨足够长)分析：解决本题的关键是，将电磁感应问题与电路的分析与计算问题结合起来，先弄清电路结构，由导

3、线ab平衡，求出磁感应强度B，再对电键断开后ab导线做动态分析，由平衡条件求出最终的速度．【点评】本题是一道电磁感应综合题，涉及直流电路的分析与计算，安培力、平衡条件、牛顿运动定律等较多知识点，全面考查考生的分析综合能力．试题情景复杂，能力要求较高．此类试题，在近年来高考中出现的频率较高，且多以压轴题的形式出现．变试题1(2010·江苏)如图912所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I

4、.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：(1)磁感应强度的大小B；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；(3)流经电流表电流的最大值Im.图912变试题2(2009·青岛市期中考试)光滑的平行金属导轨长L=2.0m，两导轨间距离d=0.5m，导轨平面与水平面的夹角为θ=30°，导轨上端接一阻值为R=0.5的电阻，其余电阻不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B=1T，如图913所示．有一不计电阻、质量为m=0.5kg的金属棒ab，放在导轨最上端且与导轨垂直．当金属棒ab由静止开始自由下滑到底端脱离轨道的

5、过程中，电阻R上产生的热量为Q=1J，g=10m/s2，则：图913(1)指出金属棒ab中感应电流的方向．(2)棒在下滑的过程中达到的最大速度是多少？(3)当棒的速度为v=2m/s时，它的加速度是多大？解析：(1)由右手定则，棒中感应电流方向由b指向a.例2：如图921甲所示，空间存在B=0.5T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距L=0.2m，R是连接在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒．从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速

6、运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好．图921乙是棒的v-t图象，其中OA段是直线，AC是曲线，小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W，此后保持功率不变．除R外，其余部分电阻均不计，g=10m/s2.类型2：安培力与运动的图象问题(1)求导体棒ab在0～12s内的加速度大小；(2)求导体棒ab与导轨间的动摩擦因数及电阻R的值；(3)若t=17s时，导体棒ab达最大速度，从0～17s内共发生位移100m，试求12～17s内，R上产生的热量是多少．分析：解决本题的关键是，抓住12s和17s两个时刻导体棒的运动学特征和动力学特征，即12s时导体棒速度

7、已知(可以从图象上读出)，加速度已知(可由斜率求出)，而且此时电动机已达额定功率；17s时导体棒匀速，加速度为零．把握住这两个状态，由相关规律列出方程，题目即可顺利求解．评析：本题以电动机牵引金属杆做切割磁感线运动为背景，考查电磁感应综合问题，涉及丰富的力电综合知识．同时，本题还是一道考查考生理解、还原物理图象能力的试题．本题要求考生有较强的分析综合能力、应用数学知识解决物理问题的能力变试题1(2009·郴州市调研)如图922所示，一个闭合矩形金属线圈从一定高度释放，且在下落过程中线圈平面始终在竖直平面上．在它进入一个有直线边界的足够大的匀强磁场的过程中，取

8、线圈dc边刚进磁场时t=0，则描述其运动情况的图线可