专题14电学中三大观点的综合应用（讲义）（解析版）.docx

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1、专题14电学中三大观点的综合应用目录考点一电学中三大观点的综合应用3真题研析规律探寻.3核心提炼J邨探究71 .电磁感应现象中的动力学问题72 .电磁感应中能量问题83.动量定理在电磁感应中的应用9.题型特训.命题酶9考向一电磁感应中的动力学问题9考向二电磁感应中的能量与动量问题11考点要求考题统计电学中三大观点的综合应用考向一电磁感应中的动力学问题：2023山东高考真题、2022重庆高考真题、2022湖南高考真题、2021全国高考真题、2021广东高考真题、2023天津高考真题、2021湖北高考真题、2021全国高考真题考向二电磁感应中的能量与动量问题：2023重庆高考真题、2023辽宁高考

2、真题、2022全国高考真题、2022天津高考真题、2022浙江高考真题、2021北京高考真题、2021河北高考真题、2021福建高考真题、2021山东高考真题、2021湖南高考真题、2023广东高考真题、2023浙江高考真题、2023湖南高考真题、2023全国高考真题、2023浙江高考真题、2022福建高考真题、2022重庆高考真题、2022海南高考真题、2022辽宁高考真题、2022湖北高考真题、2022浙江高考真题、2022全国高考真题、2022浙江高考真题、2021海南高考真题、2021天津高考真题考情分析【命题规律及方法指导】1 .命题重点：本专题就是高考的热点、难点问题，综合性比较强

3、，与动力学、功能关系相结合问题等综合应用问题都是常考点;常考的模型有杆轨模型、线框模型等2 .常用方法：图像法、等效法、微元法、降维法。3 .常考题型：选择题，计算题.【命题预测】1 .本专题属于热点、难点内容；2 .考命题考察方向电学中三大观点的综合应用：与力和运动相结合问题、与动量守恒、功能关系、能量守恒相结合的综合题，典型模型如杆一轨类问题。OO考点一电学中三大观点的综合应用真题研析规律探寻1. （2023山东高考真题）（多选）足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1m,电阻不计。质量为1kg、长为1m、电阻为IC的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，I和11

4、区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为用和鸟，其中B=2T,方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨C。段中点与质量为OJkg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示,某时刻C。同时分别进入磁场区域I和11并做匀速直线运动，MN、8与磁场边界平行。MN的速度v,=2ms,Co的速度为匕且为匕，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取IOm反，下列说法正确的是（）A.邑的方向向上B.冬的方向向下C.v2=5msD.v2=3ms【考向】电磁感应中的动力学问题【答案】BD【详解】AB.导轨的速度匕匕，因此对导体棒受力分析可知导体棒受到向右的摩擦力以及向左的安培力,摩

5、擦力大小为/=X=2N,导体棒的安培力大小为6=2N,由左手定则可知导体棒的电流方向为NMDCN,导体框受到向左的摩擦力，向右的拉力和向右的安培力，安培力大小为6=/g=IN,由左手定则可知B2的方向为垂直直面向里，A错误B正确；CD,对导体棒分析K=BJL,对导体框分析K=B2，电路中的电流为/=刍竺匚里竺，联立解得为=3ms,C错误D正确；r故选BDo2. （2023重庆高考真题）如图所示，与水平面夹角为，的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为小、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动，以大小为V的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域，在磁场中运动一段时间，后，速度大小变为2%

6、运动过程中杆与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻忽略不计，重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内（）A.流过杆的感应电流方向从N到B.杆沿轨道下滑的距离为可C.流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率D.杆所受安培力的冲量大小为mg/sinW【考向】电磁感应中的能量与动量问题【答案】D【详解】A.根据右手定则，判断知流过杆的感应电流方向从M到N,故A错误；B.依题意，设杆切割磁感线的有效长度为L，电阻为杆在磁场中运动的此段时间内，杆受到重力，轨道支持力及沿凯道向上的安培力作用，根据牛顿第二定律可得叫sin6-七=m,R*=B1L,/=塔，联立可得杆的加速度=gsin。-生包，可知，杆在磁场

7、中运动的此段时间内做加速度逐渐减小的加速运动；若杆做匀加速直线R运动，则杆运动的距离为S=W：=3/，根据U-T图像围成的面积表示位移，可知杆在时间t内速度由223y达到2u,杆真实运动的距离大于匀加速情况发生的距离，即大于,故B错误；C.由于在磁场中运动的此段时间内，杆做加速度逐渐减小的加速运动，杆的动能增大。由动能定理可知，重力对杆所做的功大W于杆克服安培力所做的功，根据P=一可得安培力的平均功率小于重力的平均功率，也即流过杆感应电流t的平均电功率小于重力的平均功率，故C错误；D.杆在磁场中运动的此段时间内，根据动量定理，可得mgisin。-/安=m2u-mu,得杆所受安培力的冲量大小为/

8、安=Sine-w,故D正确。故选D。3. （2023辽宁高考真题）（多选）如图，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为d和2d,处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为28和瓦已知导体棒MN的电阻为R、长度为比导体棒PQ的电阻为2R、长度为2d,QQ的质量是MN的2倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧，两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是（）A.弹簧伸展过程中、回路中产生顺时针方向的电流B.PQ速率为y时，MN所受安培力大小为竺?？3R

9、C.整个运动过程中，MN与PQ的路程之比为2：1D.整个运动过程中，通过MN的电荷量为组3a【考向】电磁感应中的能量与动量问题资料来源微信公众号：智慧学库【答案】AC【详解】A.弹簧伸展过程中，根据右手定则可知，回路中产生顺时针方向的电流，选项A正确；B.任意时刻，设电流为I,则PQ受安培力外Q=82d,方向向左：MN受安培力&丫=28，方向向工可知两棒系统受合外力为零，动量守恒，设PQ质量为2m,则MN质量为m,PQ速率为V时，则2mu=mn，解得u=2v,回路的感应电流/=28小+B2，=竺生,MN所受安培力大小为6w=28d=竺也，选3RRR项B错误；C.两棒最终停止时弹簧处于原长状态，

10、由动量守恒可得%=232，X+=L,可得则最终MN位置向左移动X=与，PQ位置向右移动为=，因任意时刻两棒受安培力和弹簧弹力大小都相同，设整个过程两棒受的弹力的平均值为F弹，安培力平均值F安，则整个过程根据动能定理七X-七jv=O,x2-=0,可得?=F=选项C正确；D.两棒最后停止时，弹簧处于原长位置，此时两棒间XPQX2I2/I距增加了L,由上述分析可知，MN向左位置移动?，PQ位置向右移动不，则2/JA小2Bd+B2dCD.Ar=叽33，BLd,选项D错误。/3R3R故选ACo4. （2023全国高考真题）如图，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，其平行部分的间距为/,导轨的最右端与桌子右

11、边缘对齐，导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为8。一质量为机、电阻为R、长度也为/的金属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3根的绝缘棒。位于P的左侧，以大小为%的速度向夕运动并与P发生弹性碰撞，碰撞时间很短。碰撞一次后，P和。先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点。尸在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行。不计空气阻力。求（1）金属棒尸滑出导轨时的速度大小；（2）金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量；（3）与P碰撞后，绝缘棒Q在导轨上运动的时间。【考向】电磁感应中的能量与动量问题【答案】（1）；%；（2）加片；（3）【详解】（1）由于绝缘

12、棒Q与金属棒P发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可得3nv0=311ivq+WVp1,2I,21，X3mv0=3/Vq+/WVp3I联立解得%=5%,Vq=-V0由题知，碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一地点，则金属棒P滑出导轨时的速度大小为4=%=0（2）根据能量守恒有JmT=：加诺+解得。=切片（3）P、Q碰撞后，对金属棒P分析，根据动量定理得-8力4二m4TmP,7：EBlx乂g=A,I=-=RRZRM2mR联立可得X=曙Br由FQ为绝缘棒，无电流通过，做匀速直线运动，故Q运动的时间为t=7=z平5.（2023浙江高考真题）某兴趣小组设计了一种火箭落停装置

13、，简化原理如图所示，它由两根竖直导轨、承载火箭装置（简化为与火箭绝缘的导电杆MN）和装置A组成，并形成闭合回路。装置A能自动调节其输出电压确保回路电流/恒定，方向如图所示。导轨长度远大于导轨间距，不论导电杆运动到什么位置，电流/在导电杆以上空间产生的磁场近似为零，在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场，大小片=H（其中Z为常量），方向垂直导轨平面向里：在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场，大小鸟二2以，方向与B/相同。火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接，以速度如进入导轨，到达绝缘停靠平台时速度恰好为零，完成火箭落停。已知火箭与导电杆的总质量为M,导轨间距d=警，导电杆电阻为凡导K

14、i电杆与导轨保持良好接触滑行，不计空气阻力和摩擦力，不计导轨电阻和装置A的内阻。在火箭落停过程中，（1）求导电杆所受安培力的大小户和运动的距离L;（2）求回路感应电动势E与运动时间，的关系；（3）求装置A输出电压U与运动时间，的关系和输出的能量卬；（4）若R的阻值视为0,装置A用于回收能量，给出装置A可回收能量的来源和大小。/导电钎MN/1导轨导轨I置Al【考向】电磁感应中的能量与动量问题【答案】(1)3Mg；2：E=华(Vo-2gf)；(3)U=IR-晔(-2gf);(4)4g/2g2装置A可回收火箭的动能和重力势能及磁场能；【详解】(I)导体杆受安培力尸=8Jd=3Mg方向向上，则导体杆向

15、下运动的加速度Mg-尸=Ma解得a=_2g导体杆运动的距离L=字=32。4g(2)回路的电动势E=4小其中v=%+G解得E=半(2即)(3)右手定则和欧姆定律可得：U+E=IR可得U=R-E=R-(%-2g)电源输出能量的功率P=UI=(IR-EV=/R-学优-2gf)/=I2R-6Mg(v0-2gt)=I2R-6Mgv0+12Mg2t在O:F时间内输出的能量对应尸T图像的面积，可得：W=学.一坐2g2g2(4)装置A可回收火箭的动能和重力势能，及磁场能；从开始火箭从速度v到平台速度减为零，则2g2若R的阻值视为0,W=-返2装置A可回收能量为IWI=苧核心提炼考向探究1 .电磁感应现象中的动力学