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21．（2019年全国卷Ⅱ）如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是：（ ） 高考题 【分析】： 1.难易程度：较难题； 2.分 值：6分； 3.考察知识点：安培力、电磁感应定律； 4.所属教材：选修3-2； 5.知识范围：电磁学； 6.解题方法：图像法、逆向法。 本题属于较难题，2019年全国卷Ⅱ理综卷物理题目选择题中难度最大的一道题，解答本题的过程中很多学生都会遇到困难。 本题中，根据题意可知，是一道关于“安培力、电磁感应定律”的题目，最终结合电流随时间变化的情况，ABCD选项中找出相其对用的图像。 在解答本体的过程中有几点要注意，第一点：光滑平行金属导轨，导体棒与导轨之间的摩擦力等于零；第二点：可以通过ABCD四个图像的共同，从四个选项中感应电流的变化情况逆向思考到题目中去，可以简化解题过程。 根据导体棒切割磁感线产生的感应电动势计算公式表达出感应电流与导体棒速度的关系，根据PQ、MN进入磁场区域时磁通量的变化情况来判断感应电动势及感应电流的变化情况，由楞次定律或右手定则来判断电流的方向。 【解答过程】： 假设PQ进入磁场匀速运动的速度为v,匀强磁场的磁感应强度为B，导轨宽度为L，两根导体棒的总电阻为R。 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得PQ进入磁场时电流I0=BLV/R保持不变，根据右手定则可知电流方向是Q→P。 如果PQ离开磁场时MN还没有进入磁场,此时电流为零;当MN进入磁场时也是匀速运动，通过PQ的感应电流大小不变，方向相反，即类似于A和D选项中的变化情况。 如果PQ没有离开磁场时MN已经进入磁场，此时电流为零，两个导体棒一起做加速运动，当PQ离开磁场时MN的速度大于v，安培力大于重力沿斜面向下的分力，电流逐渐减小，通过PQ的感应电流方向相反;故AD正确、BC 错误。 【答案】：AD 【总体评价】： 本题主要考察学生对“安培力、电磁感应定律”知识点的较难应用，难度较大。不过，在做这道题的过程中仔细认真的获取题目的相关信息，同时善于发现导体棒运动中的速度变化、感应电流的变化，部分学生还是能够成功解答的。 回头看2018年全国卷2理综物理部分选择题中也有一道题考察“安培力、电磁感应定律”的相关知识点，是18题，难度较大。 电磁感应相关的内容是选修3-2重点内容之一，每年的高考题选择题中会有一道题。因此，在学习中对电磁感应相关知识点加强重视，如果掌握好了，能够将中等及较难类型的相关题目都能解决，如果掌握的一般，还是能够可以解决中等题。所以此类知识点必须要学习，认真学习，学多学少都不要紧，只要学会了一些你不会吃亏的。电磁感应相关知识点是个拉分点，有时难度较大，你只要做出了正确的答案，你的分数就就不会比别人低。值得认真学习哦。 |
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