广东版2013届高三物理第二轮专题复习专家概述解题思路与方法专题测试专题十电磁感应与力学综合.doc
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1、专题十 电磁感应与力学综合 【专家概述】 本专题的重点和难点内容 1、能量守恒定律、动量守恒定律、法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律、牛顿运动定律、万有引力定律、胡克定律 2、动量定理、动能定理、运动公式、滑动摩擦力公式、其它物理量的定义及公式(如电场力、安培力、洛仑兹力等) 本专题的解题思路与方法 1、处理单体运动问题时,确定研究对象(如质点、杆等),受力分析(通电导线涉及法拉第电磁感应定律、全电路欧姆定律、安培力公式;带电粒子在电场、磁场中运动涉及电场力公式、洛仑兹力公式),建立直角坐标系,根据能量守恒定律、动量定理、动能定理、牛顿第二定律分别在x轴方向、y轴方向建立方程 2、处理双体运动
2、问题时(如碰撞、爆炸等),确定研究系统(如两质点、两杆等),受力分析,建立直角坐标系,根据动量守恒定律沿运动方向建立方程 3、根据已知条件或几何关系建立方程,联立以上方程组解出结果,判断结果的合理性。 【经典例说】 例1 (湛江调研)如图所示,在磁感应强度B=1.2T的匀强磁场中,让导体PQ在U型导轨上以速度=10m/s向右匀速滑动,两导轨间距离L=0.5m,则产生的感应电动势的大小和PQ中的电流方向分别为( ) A0.6V,由P向Q B0.6V,由Q向P C6V,由P向Q D6V,由Q向P 答案:D 分析:PQ在外力作用下匀速向右运动,切割磁感线,产生感应电动势、感应电流。 解:=6V,根据
3、楞次定律判断出感应电流方向为QPaRd,选项D正确。 小结:求感应电动势用法拉第电磁感应定律,求感应电流方向用楞次定律,本题用“增反减同”要快一些。 变式训练(茂名一模)如图所示,光滑的“U”形金属框架静止在水平面上,处于竖直向下的匀强磁场中.现使ab棒突然获得一初速度V向右运动,下列说法正确的是( ) Aab做匀减速运动 B回路中电流均匀减小 Ca点电势比b点电势低 DU形框向右运动(江苏高考)如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计.匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触.T=0时,将开关S由1掷到2.q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量
4、、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象正确的是( ) 例2 (东莞上末)如图所示,质量为M的金属棒P在离地h高处从静止开始沿弧形金属平行导轨MN、MN下滑.水平轨道所在的空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B、水平导轨上原来放有质量为m的金属杆Q.已知两金属棒的电阻均为r.导轨宽度为L,且足够长,不计导轨的摩擦及电阻.求: (1)两金属棒的最大速度分别为多少? (2)P棒两端的最大感应电动势及所受最大安培力分别是多少? (3)在两棒运动过程中释放出的热量是多少? hPQBM /N /MN 分析:P棒下落,不切割磁感线,没有电动势产生,重力势能转化为动能。P棒水平进入磁场时,切割磁感线,有电
5、动势产生,有感应电流,P、Q分别受安培力,将P、Q做为一个系统,它们的动量守恒,它们动能的损失转化为电路的电能,最终变为热能。 解:(1)P杆刚滑到水平面时,有最大的速度: 解得 进入磁场后P杆减速,Q杆加速,水平方向动量守恒,当它们速度相等时,Q杆具有最大的速度 解得: (2)P杆滑到最低点时,速度最大,其两端的感应电动势取到最大 此时P杆受到的最大安培力 P杆、Q杆与导轨所构成的回路,最大电流为 解得 (3)当P、Q速度相等时,回路释放出的热量为: 即 小结:处理多物体、多过程的问题时,要逐段分清过程,在单物体运动过程中,注意受力情况和能量转化情况。在双物体相互作用的过程中,注意动量守恒。
6、 变式训练(珠海二模)如图,C1D1E1F1和C2D2E2F2是距离为L的相同光滑导轨,C1D1和E1F1为两段四分之一圆弧,半径分别为r1=8r和r2=r.在水平矩形D1E1E2D2内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B、导体棒P、Q的长度均为L,质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计,Q停在图中位置,现将P从轨道最高点无初速释放,则 (1)求导体棒P进入磁场瞬间,回路中的电流的大小和方向(顺时针或逆时针); (2)若P、Q不会在轨道上发生碰撞,棒Q到达E1E2瞬间,恰能脱离轨道飞出,求导体棒P离开轨道瞬间的速度; (3)若P、Q不会在轨道上发生碰撞,且两者到达E1E2瞬间,均能脱离轨道飞出,
7、求回路中产生热量的范围. 两根足够长的光滑金属导轨平行固定在倾角为的斜面上,它们的间距为d.磁感应强度为B的匀强磁场充满整个空间、方向垂直于斜面向上.两根金属杆ab、cd的质量分别为m和2m,垂直于导轨水平放置在导轨上,如图所示.设杆和导轨形成的回路总电阻为R而且保持不变,重力加速度为g. (1)给ab杆一个方向沿斜面向上的初速度,同时对ab杆施加一平行于导轨方向的恒定拉力,结果cd杆恰好保持静止而ab杆则保持匀速运动.求拉力做功的功率. (2)若作用在ab杆的拉力与第(1)问相同,但两根杆都是同时从静止开始运动,求两根杆达到稳定状态时的速度. 例3 如图1所示,两根足够长的直金属导轨MN、P
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