教案-全国-2019_2020版高考物理大一轮复习 第十章 本章学科素养提升讲义（含解析）教科版.docx

5本章学科素养提升基本模型如图1，两光滑金属导轨在水平面内，导轨间距为L，导体棒的质量为m，回路总电阻为R.导体棒在水平力F的作用下运动，某时刻速度为v0，导体棒在磁场中的运动情况分析如下：图1运动条件运动情况分析F为恒力F＝eq\f(B2L2v0,R)合力为零，做匀速运动F>eq\f(B2L2v0,R)v↑⇒BLv↑⇒I↑⇒BIL↑⇒a↓⇒a＝0，匀速运动F<eq\f(B2L2v0,R)v↓⇒BLv↓⇒I↓⇒BIL↓⇒a↓⇒a＝0，匀速运动F随时间t按一定线性规律变化要使棒做匀加速运动，由牛顿第二定律：F＝ma＋eq\f(B2L2v0＋at,R)例1如图2所示，在倾角为θ＝37°的斜面内，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中，导轨M、P端间接入阻值R1＝30Ω的电阻和理想电流表，N、Q端间接阻值为R2＝6Ω的电阻.质量为m＝0.6kg、长为L＝1.5m的金属棒放在导轨上以v0＝5m/s的初速度从ab处向右上方滑到a′b′处的时间为t＝0.5s，滑过的距离l＝0.5m.ab处导轨间距Lab＝0.8m，a′b′处导轨间距La′b′＝1m.若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻.sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，求：图2(1)此过程中电阻R1上产生的热量；(2)此过程中电流表的读数；(3)匀强磁场的磁感应强度的大小.解析(1)因电流表的读数始终保持不变，即感应电动势不变，故BLabv0＝BLa′b′va′b′，代入数据可得va′b′＝4m/s，根据能量守恒定律，得Q总＝eq\f(1,2)m(v02－veq\o\al(2,a′b′))－mglsinθ＝QR1＋QR2由Q＝eq\f(U2,R)t，得eq\f(QR1,QR2)＝eq\f(R2,R1)，代入数据解得QR1＝0.15J.(2)由焦耳定律QR1＝I12R1t可知，电流表读数I1＝eq\r(\f(QR1,R1t))＝0.1A.(3)不计金属棒和导轨的电阻，则R1两端的电压始终等于金属棒与两导轨接触点间的电动势，由E＝I1R1，E＝BLa′b′va′b′可得B＝eq\f(I1R1,La′b′va′b′)＝0.75T.答案(1)0.15J(2)0.1A(3)0.75T基本模型1.初速度不为零，不受其他水平外力的作用光滑的平行导轨光滑不等距导轨示意图质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2杆MN、PQ间距足够长质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝2L2杆MN、PQ间距足够长且只在各自的轨道上运动规律分析杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比为1∶22.初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用光滑的平行导轨不光滑平行导轨示意图质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2摩擦力f1＝f2质量m1＝m2电阻r1＝r2长度L1＝L2规律分析开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动开始时，若F≤2f，则PQ杆先变加速后匀速运动；MN杆静止.若F>2f，PQ杆先变加速后匀加速运动，MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动，且加速度相同例2间距为L＝2m的足够长的金属直角导轨如图3所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面.质量均为m＝0.1kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直放置形成闭合回路.细杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，导轨的电阻不计，细杆ab、cd接入电路的电阻分别为R1＝0.6Ω，R2＝0.4Ω.整个装置处于磁感应强度大小为B＝0.50T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出).当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动，且t＝0时，F＝1.5N.g＝10m/s2.图3(1)求ab杆的加速度a的大小；(2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；(3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做的功为5.2J，求该过程中ab杆所产生的焦耳热.解析(1)由题可知，在t＝0时，F＝1.5N对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma代入数据解得a＝10m/s2.(2)从d向c看，对cd杆进行受力分析，如图所示，当cd杆速度最大时，ab杆的速度大小为v，有f＝mg＝μN，N＝F安，F安＝BIL，I＝eq\f(BLv,R1＋R2)综合以上各式，解得v＝2m/s(3)整个过程中，ab杆发生的位移x＝eq\f(v2,2a)＝eq\f(22,2×10)m＝0.2m对a