【高考物理】2026高考導(dǎo)與練總復(fù)習(xí)物理一輪（基礎(chǔ)版）第三章第6講實(shí)驗(yàn)探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系含答案第6講實(shí)驗(yàn):探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系一、裝置與器材小車、槽碼、細(xì)繩、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙。二、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)質(zhì)量:用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M和槽碼的質(zhì)量m。2.安裝:按裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,先不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上。3.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板沒(méi)有滑輪的一端下面墊一木塊,移動(dòng)木塊的位置,直至小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。4.操作(1)槽碼通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系在小車上,先接通電源后放開(kāi)小車,取下紙帶并編號(hào)。(2)保持小車的質(zhì)量M不變,改變槽碼的質(zhì)量m。(3)保持槽碼的質(zhì)量m不變,改變小車的質(zhì)量M。(4)重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。5.求加速度a:在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,求加速度a。三、數(shù)據(jù)處理1.利用逐差法求加速度a。2.以a為縱坐標(biāo),F(或m、1m)為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn),(1)如果a-F圖像中所作圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,說(shuō)明a與F成正比。(2)如果a-1m圖像中所作圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,說(shuō)明a與m四、注意事項(xiàng)1.安裝器材時(shí),要調(diào)整滑輪的高度,使拴小車的細(xì)繩與木板平行。2.平衡摩擦力時(shí),小車連著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,但不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上。改變槽碼的質(zhì)量后,不需要重新平衡摩擦力。3.只有小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量時(shí),槽碼受到的重力才可視為小車受到的拉力。4.開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小車,在小車到達(dá)滑輪前按住小車。五、誤差分析1.實(shí)驗(yàn)原理不完善:本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力代替小車的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉力要小于槽碼的總重力。2.平衡阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。六、兩小車運(yùn)動(dòng)比較實(shí)驗(yàn)如圖所示,將兩輛相同的小車放在水平木板上,前端各系一條細(xì)線,線的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤,盤中可以放不同的重物。把木板一端墊高,平衡阻力的影響。兩輛小車后端各系一條細(xì)線,用一個(gè)物體,例如黑板擦,把兩條細(xì)線同時(shí)按壓在木板上。抬起黑板擦,兩輛小車同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),按下黑板擦,兩輛小車同時(shí)停下來(lái)。用刻度尺測(cè)出兩輛小車移動(dòng)的位移x1、x2。由于兩輛小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同,從它們的位移之比就可以得出加速度之比。完成上述實(shí)驗(yàn)后,在盤中重物相同的情況下,通過(guò)增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。考點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作】(2025·云南昆明開(kāi)學(xué)考試)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作,正確的是。

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)先將小車從圖示位置釋放,再接通電源B.實(shí)驗(yàn)時(shí)定滑輪的高度沒(méi)有要求C.阻力平衡時(shí)需要掛槽碼D.阻力平衡后,每次在小車上增添砝碼時(shí)不需要再次平衡阻力(2)如圖乙所示為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的部分紙帶,紙帶上已標(biāo)出3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,電源頻率為50Hz,則B點(diǎn)讀數(shù)為cm,小車在B點(diǎn)的速度vB=m/s。

(3)在該實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)已正確平衡阻力,且保證槽碼的質(zhì)量m不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-1M+m的圖線,則下列圖線正確的是A BC D(4)另一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組用圖丙裝置探究在合力相同的情況下,加速度與質(zhì)量的關(guān)系,圖丁是其俯視圖。兩個(gè)相同的小車,放在帶有定滑輪的木板上,前端各系一條細(xì)繩,繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤,盤里放有砝碼。兩個(gè)小車后端各系一條細(xì)線,細(xì)線后端用夾子固定,打開(kāi)夾子,小盤和砝碼牽引小車運(yùn)動(dòng),合上夾子,兩小車立即停止運(yùn)動(dòng)。①在小盤中放入相同質(zhì)量的砝碼,使小車受到的合力相同,在小車中增減重物可改變小車的質(zhì)量。為了減小誤差,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能準(zhǔn)確,(選填“需要”或“不需要”)使小盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。

②若小車1的總質(zhì)量為M1、加速度為a1,小車2的總質(zhì)量為M2,加速度為a2,以a2a1為縱軸,以

(選填“M2M1”或“M1M2”)為橫軸,選取相同的橫、縱坐標(biāo)標(biāo)度,若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)且與【答案】(1)D(2)8.500.440(3)B(4)①需要需要②M1M【解析】(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源再釋放小車,故A錯(cuò)誤;定滑輪的高度應(yīng)保證細(xì)線繞過(guò)定滑輪后與木板保持平行,故B錯(cuò)誤;平衡阻力時(shí)不掛槽碼,讓小車在木板上能勻速滑動(dòng)即可,故C錯(cuò)誤;阻力平衡后,改變小車的質(zhì)量不需要重新平衡阻力,故D正確。(2)由于刻度尺讀數(shù)要讀到最小刻度的下一位,所以B點(diǎn)讀數(shù)為8.50cm。由于相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1s,小車在B點(diǎn)的速度為vB=xAC2T=(13.30(3)平衡阻力后,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)小車有FT=Ma,對(duì)槽碼有mg-FT=ma,可得a=1M+mmg,由于槽碼的質(zhì)量m不變,所以a-1M+(4)①實(shí)驗(yàn)中需要在兩小盤放入不同質(zhì)量的砝碼,使兩小車具有不同的加速度。對(duì)小盤和砝碼整體,根據(jù)牛頓第二定律有mg-F=ma,對(duì)小車有F=Ma,可得F=MmgM+m=mg1+mM,可知為了讓細(xì)繩上的拉力近似等于小盤和砝碼的總重力②由于兩小車所受拉力相等,則有a1=FM1,a2=FM2,可得a2a1=M1M2,則以a2a1為縱軸,以M[例2]【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理】(2024·甘肅卷,11)用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(1)以下操作正確的是。

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶D.釋放小車后立即打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)保持槽碼質(zhì)量不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量,得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示,相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為s1、s2、…、s8,時(shí)間間隔均為T。下列加速度算式中,最優(yōu)的是。

A.a=17(s8-s7T2+s7-s6B.a=16(s8-s62T2+s7C.a=15(s8-s53T2+D.a=14(s8-s44T(3)以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo),加速度的倒數(shù)1a為縱坐標(biāo),甲、乙兩組同學(xué)分別得到的1a-M圖像如圖由圖3可知,在所受外力一定的條件下,a與M成(選填“正比”或“反比”);甲組所用的(選填“小車”“砝碼”或“槽碼”)質(zhì)量比乙組的更大。

【答案】(1)B(2)D(3)反比槽碼【解析】(1)為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力,故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量,故A錯(cuò)誤;為了保證小車所受細(xì)繩拉力等于小車所受合外力,則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力,也要保證細(xì)繩和長(zhǎng)木板平行,故B正確;因?yàn)榧垘н\(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)其也有阻力,所以補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶,故C錯(cuò)誤;根據(jù)操作要求,應(yīng)先打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車,故D錯(cuò)誤。(2)利用逐差法計(jì)算加速度時(shí),為減小誤差應(yīng)盡可能使用更多的數(shù)據(jù),故可知s5-s1=4a1T2,s6-s2=4a2T2,s7-s3=4a3T2,s8-s4=4a4T2,聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為a=14(s8-s44T2+s(3)根據(jù)題圖3可知1a與M成正比,故在所受外力一定的條件下,a與M成反比;設(shè)槽碼的質(zhì)量為m,則由牛頓第二定律得mg=(m+M)a,整理可得1a=1mg·M+1g,故斜率越小,槽碼的質(zhì)量m越大[例3]【傾斜軌道型實(shí)驗(yàn)】(2025·云南昆明階段練習(xí))課外活動(dòng)小組利用下列器材測(cè)量小車的質(zhì)量M,小車、一端帶有定滑輪的平直木板、墊塊、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、頻率為50Hz的交流電源、直尺、質(zhì)量均為m=10g的槽碼7個(gè)。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取9.8m/s2。Ⅰ.按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材,跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上,另一端懸掛著7個(gè)槽碼。改變木板的傾角,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列等間距的點(diǎn),表明小車沿傾斜軌道勻速下滑;Ⅱ.保持軌道傾角不變,取下1個(gè)槽碼(即細(xì)線下端懸掛6個(gè)槽碼),讓小車拖著紙帶沿軌道下滑,根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度a;Ⅲ.依次減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量,重復(fù)步驟Ⅱ;Ⅳ.以取下槽碼的總個(gè)數(shù)n(1≤n≤7)的倒數(shù)1n為縱坐標(biāo),1a為橫坐標(biāo),作出1n(1)1n-1a圖像的縱截距為(用M、m表示(2)若某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖乙所示的紙帶,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出,則加速度大小a=m/s2;在打“7”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v7=m/s。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(3)測(cè)得1n-1a關(guān)系圖線的斜率為0.20m/s2,則小車的質(zhì)量M=(4)若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼,則小車在下滑過(guò)程中受到的合力大小(選填“大于”“小于”或“等于”)5mg。

【答案】(1)mM+7m(2)1.121.02(3)0.42【解析】(1)調(diào)節(jié)木板傾角,當(dāng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有Mgsinθ-7mg-F阻=0,減少n個(gè)槽碼后,對(duì)小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有Mgsinθ-F阻-FT=Ma,FT-(7-n)mg=(7-n)ma,整理得1n=mgM+7m·1a+mM+7m(2)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=5×0.02s=0.1s,小車的加速度大小為a=x4~7-x1~4(3T)2=96.4+85.4+74.2-63.0-51.8-40.69×0.12×10-3m/s2≈1.12m/s2,根據(jù)vt2=vt,打“6”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v6=x5~72T=85(3)1n-1a圖像的斜率為k=mgM+7m,mgM+7m=0.20m/s2(4)若細(xì)線下端懸掛2個(gè)槽碼,小車加速下滑,槽碼加速上升,槽碼處于超重狀態(tài),故細(xì)線對(duì)小車的拉力大于2個(gè)槽碼的重力,由于小車重力的下滑分力為7mg,則小車下滑過(guò)程中受到的合力小于5mg。考點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例4]【實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新】(2024·江蘇揚(yáng)州模擬)某軟件能夠調(diào)用手機(jī)內(nèi)置的加速度傳感器,實(shí)時(shí)顯示手機(jī)加速度的數(shù)值。小明通過(guò)安裝有該軟件的智能手機(jī)(其坐標(biāo)軸如圖甲所示)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置原理圖如圖乙所示。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)分別稱量出小桶的質(zhì)量m0和手機(jī)的質(zhì)量M0。(2)開(kāi)始時(shí),整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),小桶里沒(méi)有裝砝碼。(3)用手突然向上托起小桶,使得細(xì)繩松弛,此瞬間手機(jī)受到的合力為(用題目所給字母表示)。

(4)往小桶中增加砝碼,重復(fù)步驟(3),測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表中所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)小桶和砝碼的質(zhì)量m/kg手機(jī)加速度a/(m·s-2)10.024520.04451.7630.06452.5840.08453.3950.10454.2060.12454.98圖丙軟件截圖對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)“1”,可知上表中空白處的數(shù)據(jù)為m/s2。在圖丁中描出第一組數(shù)據(jù)的點(diǎn)并通過(guò)這些點(diǎn)作線,可以得到結(jié)論:物體質(zhì)量不變時(shí),其加速度a與受到的合力F成。

(5)保持小桶和砝碼的質(zhì)量不變,用雙面膠把不同數(shù)量的配重片貼在手機(jī)背面,重復(fù)步驟(3),測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并作出a-1M(6)從圖丙軟件截圖可以看出,即使整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),手機(jī)依然顯示有加速度擾動(dòng),說(shuō)明托起小桶瞬間也會(huì)存在該擾動(dòng),為了減少由此造成的相對(duì)誤差,下列做法可行的是。

A.使用質(zhì)量更大的砝碼組B.將彈簧更換為不可伸長(zhǎng)的細(xì)線C.將彈簧更換為勁度系數(shù)更小的彈簧D.讓小桶和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)的質(zhì)量【答案】(3)m0g(4)0.97直正比(6)A【解析】(3)開(kāi)始時(shí),小桶、手機(jī)系統(tǒng)處于平衡,則彈簧的彈力F彈=(M0+m0)g,當(dāng)將小桶突然托起瞬間,彈簧的彈力不變,此時(shí)手機(jī)受到的合力F1=F彈-M0g=m0g。(4)根據(jù)題圖丙可讀得手機(jī)的加速度大小約為0.97m/s2,因此表中空白處的數(shù)據(jù)應(yīng)為0.97。將第一組數(shù)據(jù)點(diǎn)描出,結(jié)合其他點(diǎn)作直線,要求盡可能多的點(diǎn)跡落在圖線上,不能落在圖線上的點(diǎn)跡應(yīng)均勻分布在圖線的兩側(cè),明顯偏離的點(diǎn)跡應(yīng)直接舍去。描點(diǎn)作圖如圖所示。根據(jù)圖像可知,當(dāng)手機(jī)的質(zhì)量一定時(shí),其加速度與所受合力成正比。(6)使用質(zhì)量更大的砝碼組,小桶托起瞬間,手機(jī)所受合力更大,對(duì)應(yīng)的加速度更大,其擾動(dòng)相對(duì)減小,故A正確;將彈簧更換為不可伸長(zhǎng)的細(xì)線,手機(jī)自身總是能達(dá)到平衡狀態(tài),因此該方法不可行,故B錯(cuò)誤;彈簧勁度系數(shù)越小,彈簧越容易發(fā)生形變,則擾動(dòng)越大,該方法不可行,故C錯(cuò)誤;讓小桶和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)的質(zhì)量,并不能減小其擾動(dòng),甚至?xí)黾悠鋽_動(dòng),且當(dāng)托起小桶和砝碼時(shí),手機(jī)加速度過(guò)小,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理將變得更困難,該擾動(dòng)影響較大,故D錯(cuò)誤。[例5]【實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新】(2024·甘肅蘭州三模)某中學(xué)實(shí)驗(yàn)小組為探究加速度與合力的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:①按圖甲安裝實(shí)驗(yàn)器材。重物用輕繩掛在動(dòng)滑輪上(二者的總質(zhì)量為m),其下端與紙帶相連;輕繩左端與固定于天花板的力傳感器相連,可以測(cè)量繩上的拉力大小,右端跨過(guò)定滑輪與質(zhì)量為M的鉤碼Q連接。②接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,釋放鉤碼,帶動(dòng)重物上升,在紙帶上打出一系列點(diǎn),記錄此時(shí)傳感器的讀數(shù)F。③改變鉤碼的質(zhì)量,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②,利用紙帶計(jì)算重物的加速度a,得到多組a、F數(shù)據(jù)。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s,某次實(shí)驗(yàn)所得紙帶如圖乙所示,G、H和H、I間各有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出,則重物的加速度大小為a=m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(2)實(shí)驗(yàn)得到重物的加速度大小a與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示,圖像的斜率為k、縱截距為-b(b>0),則重物和動(dòng)滑輪的總質(zhì)量m=,當(dāng)鉤碼與二者總質(zhì)量相等時(shí),重物的加速度大小為a=。(結(jié)果均用k、b表示)

【答案】(1)1.6(2)2k【解析】(1)打點(diǎn)周期為0.02s,G、H和H、I間各有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出,則G、H和H、I的時(shí)間間隔為T=5×0.02s=0.1s,由逐差法有xHI-xGH=aT2,解得a=(24.02-18.81)-(18.(2)對(duì)重物、動(dòng)滑輪整體,根據(jù)牛頓第二定律有2F-mg=ma,得a=2Fm-g,可知對(duì)應(yīng)的a-F圖像斜率k=2m,截距絕對(duì)值b=g,解得m=2k;由于鉤碼的加速度為重物的2倍,對(duì)鉤碼有Mg-F=M·2a,而M=m,聯(lián)立解得a=[例6]【實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新】(2024·江西卷,11)某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖a所示,水平軌道上安裝兩個(gè)光電門,小車上固定一遮光片,細(xì)線一端與小車連接,另一端跨過(guò)定滑輪掛上鉤碼。(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度,使細(xì)線與軌道平行,再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。(2)小車的質(zhì)量為M1=320g。利用光電門系統(tǒng)測(cè)出不同鉤碼質(zhì)量m時(shí)小車加速度a。鉤碼所受重力記為F,作出a-F圖像,如圖b中圖線甲所示。(3)由圖線甲可知,F較小時(shí),a與F成正比;F較大時(shí),a與F不成正比。為了進(jìn)一步探究,將小車的質(zhì)量增加至M2=470g,重復(fù)步驟(2)的測(cè)量過(guò)程,作出a-F圖像,如圖b中圖線乙所示。(4)與圖線甲相比,圖線乙的線性區(qū)間(選填“較大”或“較小”),非線性區(qū)間(選填“較大”或“較小”)。再將小車的質(zhì)量增加至M3=720g,重復(fù)步驟(2)的測(cè)量過(guò)程,記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a,如表所示(表中第9~14組數(shù)據(jù)未列出)。

序號(hào)鉤碼所受重力F/(9.8N)小車加速度a/(m·s-2)10.0200.2620.0400.5530.0600.8240.0801.0850.1001.3660.1201.6770.1401.9580.1602.209~14…………150.3003.92(5)請(qǐng)?jiān)趫Db中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),并補(bǔ)充完成圖線丙。(6)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷:小車的質(zhì)量時(shí),a與F成正比。結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)上述推斷進(jìn)行解釋:

。

【答案】(4)較大較小(5)圖見(jiàn)解析(6)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量見(jiàn)解析【解析】(4)由題圖b分析可知,與圖線甲相比,圖線乙的線性區(qū)間較大,非線性區(qū)間較小。(5)在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn),結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的曲線擬合,使盡可能多的點(diǎn)在線上,不在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè),如圖所示。(6)設(shè)細(xì)線拉力為FT,對(duì)鉤碼應(yīng)用牛頓第二定律有F-FT=ma,對(duì)小車應(yīng)用牛頓第二定律有FT=Ma,聯(lián)立解得F=(M+m)a,變形得a=1M+mF,當(dāng)m?M時(shí),可認(rèn)為m+M=M,則a=1M·F,即[例7]【數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新】(2024·山西大同三模)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了圖甲所示裝置來(lái)探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與合力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)如圖甲所示,裝置中光電門1、2之間的距離為h。開(kāi)始時(shí),左右兩側(cè)掛有兩個(gè)質(zhì)量都等于50g的小桶,兩小桶內(nèi)都裝有5個(gè)質(zhì)量都等于10g的鐵片;左側(cè)小桶A上固定著一質(zhì)量不計(jì)的擋光片,用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度,如圖乙所示,擋光片寬度d=mm。

(2)從左側(cè)小桶取出1個(gè)鐵片放入右桶中,接著釋放小桶,小桶A上的擋光片依次經(jīng)過(guò)光電門1和2,記錄擋光片遮光時(shí)間。重復(fù)上述過(guò)程,將左側(cè)小桶放入右側(cè)小桶中的鐵片總數(shù)量記為n。(3)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)得擋光片遮光時(shí)間分別為t1、t2,則可求得小桶A的加速度a=(用d、t1、t2、h表示)。

(4)利用所得數(shù)據(jù)作出a-n圖像,如圖丙所示。(5)利用a-n圖像可求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【答案】(1)4.0(3)d22h(1【解析】(1)該游標(biāo)卡尺的精確度為0.1mm,其讀數(shù)為d=4mm+0×0.1mm=4.0mm。(3)擋光片通過(guò)光電門1時(shí)的速度為v1=dt1,通過(guò)光電門2時(shí)的速度為v2=dt2,從光電門1到光電門2有v22-v12=2ah,解得(5)設(shè)鐵片質(zhì)量為m0,小桶質(zhì)量為M,繩子拉力為FT,對(duì)右側(cè)有(5+n)m0g+Mg-FT=[(5+n)m0+M]a,對(duì)左側(cè)有FT-(5-n)m0g-Mg=[(5-n)m0+M]a,整理有a=2m0g10m0+2Mn,由于M=5m0,得a=110gn,即a-n圖像的斜率k=110g,(滿分:40分)1.(6分)(2024·廣東卷,11)圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中木板右端墊高的目的是。圖乙是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分,每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已在圖中給出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,則小車的加速度大小為m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【答案】平衡摩擦力2.86【解析】木板右端墊高是為了消除摩擦力的影響,即平衡摩擦力;小車的加速度大小a=(16.29+13.43+10.59-2.(9分)(2024·安徽六安二模)為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,(1)小亮利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案,探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合力之間的關(guān)系,圖中上、下兩層水平軌道,細(xì)線跨過(guò)光滑定滑輪并掛上砝碼盤,將砝碼和砝碼盤的總重力作為小車所受合外力,兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上,實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)控制裝置使兩小車同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并同時(shí)停止。實(shí)驗(yàn)前,下列操作必要的是。(多選)

A.選用質(zhì)量不同的兩輛小車B.調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使細(xì)線與軌道平行C.使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D.將軌道右端適當(dāng)墊高,使小車在沒(méi)有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng),以平衡摩擦力(2)小明用如圖乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前由于疏忽,小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測(cè)量得到的a-F圖像可能是圖丙中的圖線(選填“1”“2”或“3”)。

(3)調(diào)整正確后,他作出的a-F圖像末端明顯偏離直線。如果已知小車質(zhì)量為M,某次所掛鉤碼質(zhì)量為m,則圖丁中坐標(biāo)a1=,a2=(結(jié)果均用M、m、g表示)。

【答案】(1)BCD(2)3(3)mgM【解析】(1)實(shí)驗(yàn)要探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合力之間的關(guān)系,則選用質(zhì)量相同的兩輛小車,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使細(xì)線與軌道平行,確保小車所受拉力水平,選項(xiàng)B正確;使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,這樣才能近似認(rèn)為砝碼和砝碼盤的總重力等于小車受到的牽引力,選項(xiàng)C正確;將軌道右端適當(dāng)墊高,使小車在沒(méi)有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng),以平衡摩擦力,選項(xiàng)D正確。(2)若實(shí)驗(yàn)前遺漏了平衡摩擦力這一步驟,則當(dāng)拉力F達(dá)到一定值時(shí)小車才會(huì)產(chǎn)生加速度,可知他測(cè)量得到的a-F圖像可能是圖線3。(3)沒(méi)有偏離直線時(shí),可以用鉤碼的總重力代替小車受到的合力,根據(jù)牛頓第二定律有mg=Ma1,可得a1=mgM,而實(shí)際為mg=(M+m)a2,即a2=mg3.(7分)(2024·江蘇南通模擬)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置探究牛頓第二定律。將長(zhǎng)木板一端固定在水平桌面的左端,用支架將木板另一端墊起。在木板上固定兩個(gè)光電門1和2,木板上端放置一個(gè)帶有遮光條的小車,小車通過(guò)輕質(zhì)細(xì)線繞過(guò)固定在木板右端的光滑定滑輪與小物塊相連,木板上方的細(xì)線與木板平行,重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)在小車上放上一定質(zhì)量的砝碼,調(diào)整墊塊的位置,給小車一沿木板向下的初速度,直到遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間相等,然后去掉小物塊,讓小車沿木板下滑,記錄遮光條經(jīng)過(guò)光電門1、2的遮光時(shí)間t1、t2,可求出小車加速度a。(2)改變小車上所放砝碼的質(zhì)量,再次調(diào)整墊塊的位置,重復(fù)(1)中操作,求出小車上所放砝碼質(zhì)量為m時(shí)對(duì)應(yīng)的小車加速度a。(3)若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足牛頓第二定律,以砝碼的質(zhì)量m為橫軸,在坐標(biāo)紙上作出的圖乙為(填字母序號(hào))關(guān)系圖像,其圖線為一條直線。

A.a-m B.1a-C.a2-m D.a-m(4)已知圖乙中直線的斜率為k,縱截距為b,則小車和砝碼受到的合力大小為,小車的質(zhì)量為(用題給已知量字母表示)。

【答案】(3)B(4)1k【解析】(3)設(shè)小車質(zhì)量為M,砝碼質(zhì)量為m,小物塊質(zhì)量為m0,斜面傾角為θ,當(dāng)遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間相等時(shí),表明小車向下做勻速直線運(yùn)動(dòng),則有(M+m)gsinθ=m0g+μ(M+m)gcosθ,即(M+m)(sinθ-μcosθ)g=m0g,去掉小物塊后,根據(jù)牛頓第二定律有(M+m)gsinθ-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a,則有m0g=(M+m)a,解得1a=1m0gm+Mm0g,即加速度的倒數(shù)與砝碼質(zhì)量呈線性關(guān)系。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足牛頓第二定律,以砝碼的質(zhì)量m為橫軸,(4)題圖乙與1a=1m0gm+Mm0g對(duì)比,有k=1m0g,b=Mm0g,解得m0g=1k4.(9分)(2024·四川攀枝花階段檢測(cè))實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。由水平放置的氣墊導(dǎo)軌側(cè)面的刻度尺可以測(cè)出光電門A、B之間的距離L以及遮光片的寬度d,遮光片通過(guò)光電門A、B的時(shí)間tA、tB可通過(guò)計(jì)時(shí)器(圖中未標(biāo)出)分別讀出,滑塊質(zhì)量為M,鉤碼質(zhì)量為m,打開(kāi)氣墊導(dǎo)軌的氣源,讓滑塊在鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),重力加速度為g,回答下列問(wèn)題:(1)滑塊的加速度a=(用L、tA、tB、d來(lái)表示)。

(2)保持鉤碼的質(zhì)量m不變,改變滑塊的質(zhì)量M,且滿足m遠(yuǎn)小于M,得出若干組不同的M對(duì)應(yīng)的加速度a,描繪出a-M函數(shù)關(guān)系圖像如圖乙,若圖中標(biāo)為陰影的兩矩形的面積相等,則a與M成(選填“正比”或“反比”)。

(3)撤去光電門A,保持滑塊的質(zhì)量M不變,改變鉤碼的質(zhì)量m,且滿足m遠(yuǎn)小于M,滑塊每次都從氣墊導(dǎo)軌右邊距光電門B為x的同一位置由靜止釋放,遮光片通過(guò)光電門B的時(shí)間為t,為了能更直觀地看出滑塊的加速度與所受合力的關(guān)系,應(yīng)作出

(選填“m-t”或“m-1t2”)圖像。若該圖像的斜率為k,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,則滑塊的質(zhì)量M=(用k、d、g、x表示【答案】(1)d22L(1tB2-1tA2)【解析】(1)滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門的速度分別為vA=dtA,vB=dtB,根據(jù)速度與位移關(guān)系式有vB2-vA2=2aL,聯(lián)立解得(2)把a(bǔ)-M函數(shù)關(guān)系圖像中兩個(gè)矩形補(bǔ)充完整,如圖所示。兩個(gè)完整的矩形的面積相等,都為mg,再減去補(bǔ)充的共有面積,剩余的面積也相等,即圖中兩矩形的面積相等,說(shuō)明滑塊的質(zhì)量M與加速度a的乘積不變,即恒為mg,則a與M成反比。(3)根據(jù)速度位移關(guān)系可得(dt)2=2ax,又a=mgM,聯(lián)立可得mg=Md22x·1t2,而滑塊所受合力F=mg,所以為了能更直觀地看出滑塊的加速度與所受合力的關(guān)系,應(yīng)作出m-1t2圖像;根據(jù)題意可知m-15.(9分)(2024·廣西桂林階段檢測(cè))某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系。小車通過(guò)輕繩與鉤碼相連,固定在小車上的擋光片寬度為d,光電門傳感器固定在軌道上,為平衡摩擦力,將軌道調(diào)整為左高右低。實(shí)驗(yàn)時(shí),將小車從某一位置由靜止釋放,通過(guò)光電門測(cè)出擋光片的擋光時(shí)間Δt,實(shí)驗(yàn)中,改變動(dòng)滑輪下懸掛的鉤碼個(gè)數(shù),小車從同一位置由靜止釋放,記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,進(jìn)行多次測(cè)量,測(cè)得多組Δt和F。在1(Δt)2(1)實(shí)驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量(選填“需要”或“不需要”)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

(2)該圖像斜率與下列哪個(gè)量無(wú)關(guān)?。

A.小車的質(zhì)量 B.鉤碼的質(zhì)量C.小車釋放的位置 D.擋光片的寬度d(3)按照?qǐng)D乙的點(diǎn)跡描繪圖像。(4)為使(3)中的圖像過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),應(yīng)適當(dāng)(選填“減小”或“增大”)軌道左端的高度。

【答案】(1)不需要(2)B(3)圖見(jiàn)解析(4)增大【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中小車受到的合力由彈簧測(cè)力計(jì)讀出,而不是用鉤碼重力代替,因此不需要鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(2)設(shè)小車通過(guò)光電門的速度為v,到光電門的距離為s,有v=dΔt,v2=2as,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)小車有F=Ma,整理得1(Δt)2=2sMd2F,1((3)由1(Δt)2-F圖像中的點(diǎn)可知,其圖線為一條直線,過(guò)這些點(diǎn)作直線,(4)若平衡阻力時(shí)軌道傾斜有偏差,摩擦力大于小車受到的沿軌道向下的力,則有1(Δt)2=2sMd2(F-Ff)=2sMd2【課標(biāo)要求】1.探究影響感應(yīng)電流方向的因素,理解楞次定律。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解法拉第電磁感應(yīng)定律。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說(shuō)明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。【考情分析】楞次定律2024·江蘇卷·T10、2024·廣東卷·T4、2023·海南卷·T6、2022·北京卷·T11法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用2024·廣東卷·T4、2024·甘肅卷·T4、T6、2024·河北卷·T14、2024·山東卷·T11、2024·湖南卷·T4、T8、2024·浙江6月選考卷·T13、T19、2024·海南卷·T13、2024·北京卷·T14、T20、2024·江西卷·T15、2024·湖北卷·T1、T15、2024·全國(guó)甲卷·T25、2024·安徽卷·T15、2024·黑吉遼卷·T9、2023·全國(guó)甲卷·T21、2023·全國(guó)乙卷·T17、2023·新課標(biāo)卷·T26、2023·北京卷·T19、2023·湖南卷·T14、2023·江蘇卷·T8、2023·浙江6月選考卷·T19、2022·全國(guó)甲卷·T16、2022·全國(guó)乙卷·T24、2022·江蘇卷·T5電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題2024·全國(guó)甲卷·T21、2022·河北卷·T8第1講電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律情境導(dǎo)思如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部示意圖,其由線圈和芯片組成電路。已知線圈面積為S,共n匝。某次刷卡時(shí),線圈平面與磁場(chǎng)垂直,且全部處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),在感應(yīng)時(shí)間t內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向里且由0增大到B0,此過(guò)程中,試分析:(1)通過(guò)線圈的磁通量變化量大小?(2)線圈中是否有感應(yīng)電流?若有電流,線圈中感應(yīng)電流的方向如何判斷?(3)線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì)還是有收縮的趨勢(shì)?(多選)如圖所示,通電導(dǎo)線旁邊同一平面有矩形線圈abcd,則()[A]當(dāng)線圈向?qū)Ь€靠近時(shí),其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d[B]若線圈在平面內(nèi)上下平動(dòng),無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生[C]若線圈向右平動(dòng),其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d[D]當(dāng)線圈以導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其中感應(yīng)電流方向是a→b→c→d【答案】AB【答案】BS磁感線Φ2-Φ1磁通量切割電能阻礙磁通量磁感線導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流切割考點(diǎn)一對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷1.對(duì)磁通量的理解(1)磁通量是通過(guò)某一平面磁場(chǎng)的多少,與線圈匝數(shù)N無(wú)關(guān)。(2)磁通量是有向標(biāo)量,當(dāng)磁場(chǎng)從另一個(gè)面通過(guò)線圈時(shí),磁通量反向。(3)磁通量計(jì)算要注意“有效面積”。公式Φ=BS中的面積S指的是垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的面積,若所研究平面與磁場(chǎng)方向不垂直,應(yīng)取垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積,即為有效面積。2.判斷電路中能否產(chǎn)生感應(yīng)電流的一般流程[例1]【對(duì)磁通量的理解】(2024·安徽馬鞍山期末)如圖所示,邊長(zhǎng)為l的n匝正方形線框abcd內(nèi)部有一邊長(zhǎng)為l2的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,下列說(shuō)法正確的是([A]磁通量是矢量,既有大小又有方向[B]圖示位置時(shí),穿過(guò)線框的磁通量為Bl2[C]圖示位置時(shí),穿過(guò)線框的磁通量為nBl2[D]從圖示位置繞bc轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,穿過(guò)線框的磁通量減少14Bl【答案】D【解析】磁通量是標(biāo)量,有大小無(wú)方向,但磁通量有正負(fù),故A錯(cuò)誤;題圖所示位置時(shí),有效面積為內(nèi)部邊長(zhǎng)為l2的正方形的面積,則穿過(guò)線框的磁通量為Φ=BS=B·(l2)2=Bl24,故B、C錯(cuò)誤;從題圖所示位置繞bc轉(zhuǎn)過(guò)90°的過(guò)程中,正方形線框從垂直磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)到了與磁場(chǎng)方向平行,穿過(guò)線框的磁通量減少了14B[例2]【感應(yīng)電流有無(wú)的判斷】(2024·湖南湘潭開(kāi)學(xué)考)下列給出了與感應(yīng)電流產(chǎn)生條件相關(guān)的四幅情境圖,其中判斷正確的是()[A]圖甲,磁鐵向右插入不閉合線圈的過(guò)程中,線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)[B]圖乙,正方形金屬線圈水平向右移動(dòng)的過(guò)程中,正方形線圈中會(huì)有感應(yīng)電流[C]圖丙,閉合導(dǎo)線框以其任何一條邊為軸在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn),都能產(chǎn)生感應(yīng)電流[D]圖丁,水平放置的圓形線圈直徑正上方通有逐漸增大的電流,圓線圈中有感應(yīng)電流【答案】A【解析】題圖甲中,磁鐵向右插入不閉合線圈,線圈中磁通量發(fā)生變化,線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于線圈不閉合,線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,A正確;題圖乙中,正方形金屬線圈水平向右移動(dòng),由于線圈的磁通量保持不變,矩形線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,B錯(cuò)誤;題圖丙中,閉合導(dǎo)線框若以豎直邊為軸在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn),不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,C錯(cuò)誤;題圖丁中,水平放置的圓形線圈直徑正上方導(dǎo)線中電流逐漸增大,線圈的磁通量一直為零,線圈中沒(méi)有感應(yīng)電流,D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二楞次定律及推論1.楞次定律中“阻礙”的含義2.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法(1)用楞次定律判斷。(2)用右手定則判斷。該方法適用于部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流。判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向。①掌心——磁感線垂直穿入。②拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。③四指——指向感應(yīng)電流的方向。[例3]【感應(yīng)電流方向的判斷】(2024·江蘇卷,10)如圖所示,在絕緣的水平面上,有閉合的兩個(gè)線圈a、b,線圈a處在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈b位于右側(cè)無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域。現(xiàn)將線圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出,線圈a、b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別是()[A]順時(shí)針,順時(shí)針 [B]順時(shí)針,逆時(shí)針[C]逆時(shí)針,順時(shí)針 [D]逆時(shí)針,逆時(shí)針【答案】A【解析】線圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出的過(guò)程中,線圈a左側(cè)邊切割磁感線,由右手定則可知線圈a的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,由于線圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出,則a中產(chǎn)生的電流為恒定電流,在線圈a靠近線圈b的過(guò)程中,線圈b的磁通量在向外增大,根據(jù)楞次定律可得線圈b產(chǎn)生的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針。故選A。[例4]【“增反減同”】(2024·河南開(kāi)封期中)(多選)某同學(xué)發(fā)明了一種利用旋轉(zhuǎn)雨傘產(chǎn)生電流的方法,其原理可以簡(jiǎn)化為如下模型:沿雨傘邊緣繞一絕緣圓環(huán)A并使其均勻帶電,在雨傘面上再固定一導(dǎo)體環(huán)B(A、B可看作在同一平面內(nèi),且傘面絕緣)。若傘以順時(shí)針?lè)较蜃兯俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),B環(huán)中產(chǎn)生如圖所示方向的感應(yīng)電流,則()[A]A環(huán)可能帶正電且轉(zhuǎn)速不變[B]A環(huán)可能帶正電且轉(zhuǎn)速增大[C]A環(huán)可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速增大[D]A環(huán)可能帶負(fù)電且轉(zhuǎn)速減小【答案】BD【解析】若A環(huán)帶正電,轉(zhuǎn)速不變時(shí),A環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變,無(wú)法在B環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流;轉(zhuǎn)速增大時(shí),A環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),根據(jù)安培定則、楞次定律可知,B環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電流為逆時(shí)針,A錯(cuò)誤,B正確。若A環(huán)帶負(fù)電,同理可知,C錯(cuò)誤,D正確。[例5]【“來(lái)拒去留”】(2024·江蘇揚(yáng)州期中)如圖所示,一個(gè)金屬圓環(huán)靜置在絕緣光滑的水平桌面上,圓心的正上方有一個(gè)豎直的條形磁鐵。當(dāng)把條形磁鐵水平向右移動(dòng)時(shí),則()[A]金屬圓環(huán)將向左運(yùn)動(dòng)[B]金屬圓環(huán)對(duì)桌面的壓力將變大[C]金屬圓環(huán)將受到水平向右的驅(qū)動(dòng)力[D]從上向下看,金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流【答案】C【解析】根據(jù)“來(lái)拒去留”可知,金屬圓環(huán)將受到水平向右的驅(qū)動(dòng)力,金屬圓環(huán)將向右運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)條形磁鐵水平向右平移時(shí),閉合金屬環(huán)內(nèi)向上的磁通量減小,由楞次定律可知,金屬圓環(huán)中會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,將金屬圓環(huán)等效成條形磁體,則上面為N極,故與條形磁鐵相吸,則環(huán)對(duì)桌面的壓力小于重力,故B、D錯(cuò)誤。[例6]【“增縮減擴(kuò)”】(多選)如圖甲所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方固定一螺線管Q,P和Q共軸,Q中的電流i隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,取圖甲中電流方向?yàn)檎较?則()[A]在t1時(shí)刻,P有收縮的趨勢(shì)[B]在t2時(shí)刻,穿過(guò)P的磁通量不變[C]在t3時(shí)刻,P中有感應(yīng)電流[D]在t4時(shí)刻,P有收縮的趨勢(shì)【答案】ABC【解析】當(dāng)螺線管中電流增大時(shí),其形成的磁場(chǎng)不斷增強(qiáng),因此線圈P中的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知,線圈P有遠(yuǎn)離和面積收縮的趨勢(shì),故在t1時(shí)刻P有收縮的趨勢(shì),故A正確;t2時(shí)刻螺線管中電流不變,其形成磁場(chǎng)不變,線圈P中的磁通量不變,線圈中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,故B正確;在t3時(shí)刻螺線管中電流為零,但是線圈P中磁通量變化,線圈P中有感應(yīng)電流,故C正確;t4時(shí)刻螺線管中電流不變,其形成磁場(chǎng)不變,線圈P中的磁通量不變,線圈中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,P沒(méi)有收縮的趨勢(shì),故D錯(cuò)誤。楞次定律的推論內(nèi)容例證增反減同(阻礙原磁通量的變化;阻礙原電流的變化)磁體靠近線圈,B感與B原方向相反當(dāng)I1增大時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相反;當(dāng)I1減小時(shí),環(huán)B中的感應(yīng)電流方向與I1相同閉合S,B燈先亮,A燈逐漸變亮來(lái)拒去留(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))磁體靠近,是斥力;磁體遠(yuǎn)離,是引力。作用力總是阻礙磁體與圓環(huán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)增縮減擴(kuò)(適用于單向磁場(chǎng))P、Q是光滑固定導(dǎo)軌,a、b是可動(dòng)金屬棒,磁體下移(上移),a、b靠近(遠(yuǎn)離),使回路面積有縮小(擴(kuò)大)的趨勢(shì)說(shuō)明以上情況“殊途同歸”,實(shí)質(zhì)上都是以不同的方式阻礙磁通量的變化考點(diǎn)三“三定則、一定律”的應(yīng)用[例7](2024·廣西專題練習(xí))(多選)如圖所示裝置中,ab、cd桿垂直放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,桿與導(dǎo)軌之間的摩擦力不計(jì)。原來(lái)ab、cd桿均靜止,當(dāng)ab桿做如下運(yùn)動(dòng)時(shí),cd桿將向左移動(dòng)的是()[A]向右減速運(yùn)動(dòng) [B]向右加速運(yùn)動(dòng)[C]向左加速運(yùn)動(dòng) [D]向左減速運(yùn)動(dòng)【答案】AC【解析】cd桿向左移動(dòng),則cd桿受到的安培力水平向左,根據(jù)左手定則,cd桿上電流方向?yàn)閺膁流向c,根據(jù)楞次定律,線圈L2的感應(yīng)磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,則線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng)或向上減弱。若線圈L1中磁場(chǎng)方向向下增強(qiáng),則ab桿中電流方向?yàn)閺腷流向a,并且逐漸增大,所以ab桿向左加速運(yùn)動(dòng)。同理可得,若線圈L1中磁場(chǎng)方向向上減弱,ab桿向右減速運(yùn)動(dòng),B、D錯(cuò)誤,A、C正確。(1)左、右手定則巧區(qū)分。①右手定則與左手定則的區(qū)別:抓住“因果關(guān)系”才能無(wú)誤,“因動(dòng)而電”——用右手;“因電而動(dòng)”——用左手。②左手定則和右手定則很容易混淆,為了便于區(qū)分,可把兩個(gè)定則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用左手,運(yùn)動(dòng)生電用右手”,即“左力右電”。(2)在二次感應(yīng)現(xiàn)象中,“程序法”和“逆向推理法”的選擇。①如果要判斷二次感應(yīng)后的現(xiàn)象或結(jié)果,選擇程序法。②如果已知二次感應(yīng)后的結(jié)果,要判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況或磁場(chǎng)的變化,需選擇逆向推理法。(滿分:52分)對(duì)點(diǎn)1.對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解和判斷1.(6分)(2025·云南高考適應(yīng)性考試)(多選)法拉第在日記中記錄了其發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過(guò)程,某同學(xué)用現(xiàn)有器材重現(xiàn)了其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)。如圖所示,線圈P兩端連接到靈敏電流表上,線圈Q通過(guò)開(kāi)關(guān)S連接到直流電源上。將線圈Q放在線圈P的里面后,則()[A]開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)[B]開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)[C]保持開(kāi)關(guān)S閉合,迅速拔出線圈Q瞬間,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)[D]保持開(kāi)關(guān)S閉合,迅速拔出線圈Q瞬間,電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)【答案】AC【解析】開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)瞬間,線圈Q的電流發(fā)生變化,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈P中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),故A正確,B錯(cuò)誤;保持開(kāi)關(guān)S閉合,迅速拔出線圈Q瞬間,線圈P中磁通量發(fā)生變化,線圈P中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),故C正確,D錯(cuò)誤。2.(6分)(2024·山東濟(jì)南期末)(多選)地球赤道附近的地磁場(chǎng)可以看成是磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5×10-6T,方向由南向北的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若在該區(qū)域有一面沿東西方向的墻(磁場(chǎng)垂直于墻面,由室內(nèi)指向室外),墻面上有兩種類型的窗戶。如圖甲所示的窗戶可以繞ad向外轉(zhuǎn)動(dòng),如圖乙所示的窗戶可以沿水平方向左右滑動(dòng)。已知兩扇窗戶abcd和efgh金屬框架的面積都為1.5m2,則下列說(shuō)法正確的是()[A]圖甲,窗戶繞ad向外推開(kāi)的過(guò)程中,金屬框架abcd中有感應(yīng)電流[B]圖乙,窗戶沿水平方向從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中,金屬框架efgh中有感應(yīng)電流[C]圖甲,關(guān)閉著的窗戶向外推開(kāi)30°時(shí),穿過(guò)金屬框架abcd的磁通量為7.5×10-6Wb[D]圖甲,關(guān)閉著的窗戶向外推開(kāi)120°的過(guò)程中,穿過(guò)金屬框架abcd的磁通量的大小為3.75×10-6Wb【答案】AD【解析】題圖甲,窗戶繞ad向外推開(kāi)的過(guò)程中,金屬框架abcd中磁通量發(fā)生變化,有感應(yīng)電流,故A正確。題圖乙,窗戶沿水平方向從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中,金屬框架efgh中磁通量沒(méi)有發(fā)生變化,沒(méi)有感應(yīng)電流,故B錯(cuò)誤。題圖甲,關(guān)閉著的窗戶向外推開(kāi)30°時(shí),穿過(guò)金屬框架abcd的磁通量為Φ=BScos30°=3.753×10-6Wb;向外推開(kāi)120°的過(guò)程中,穿過(guò)金屬框架abcd的磁通量的大小為Φ=BScos60°=3.75×10-6Wb,故C錯(cuò)誤,D正確。對(duì)點(diǎn)2.楞次定律及推論3.(4分)(2025·四川高考適應(yīng)性考試)如圖,水平面MN下方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),紙面為豎直平面。不可形變的導(dǎo)體棒ab和兩根可形變的導(dǎo)體棒組成三角形回路框,其中ab處于水平位置,框從MN上方由靜止釋放,框面始終在紙面內(nèi),框落入磁場(chǎng)且ab未到達(dá)MN的過(guò)程中,沿磁場(chǎng)方向觀察,框的大致形狀及回路中的電流方向?yàn)?)[A][B][C][D]【答案】C【解析】框下落過(guò)程中,通過(guò)框面的磁通量增大,故框有收縮趨勢(shì);根據(jù)楞次定律知,沿磁場(chǎng)方向觀察,電流沿逆時(shí)針?lè)较颉?.(6分)(多選)如圖所示,金屬棒ab、cd放在水平光滑導(dǎo)軌上,條形磁體向下加速運(yùn)動(dòng),在接近導(dǎo)軌時(shí),下列說(shuō)法正確的是()[A]ab、cd相互靠近 [B]ab、cd相互遠(yuǎn)離[C]磁體加速度大于g [D]磁體加速度小于g【答案】AD【解析】當(dāng)條形磁體從上向下接近閉合回路時(shí),穿過(guò)回路的磁場(chǎng)方向向下,且磁通量在不斷增加,根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流所產(chǎn)生的效果總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量的變化,所以會(huì)阻礙條形磁體的下落,則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)給條形磁體一個(gè)向上阻礙其下落的阻力,即磁體下落的加速度小于g;為了阻礙回路中磁通量增加,ab、cd兩金屬棒將互相靠攏,使回路的面積減小。故選AD。5.(4分)(2024·浙江專題練習(xí))如圖所示,光滑絕緣水平面上,有兩根固定的相互垂直彼此絕緣的長(zhǎng)直導(dǎo)線,通以大小相同的電流。在角平分線上,對(duì)稱放置四個(gè)相同的圓線圈。若兩根導(dǎo)線上的電流同時(shí)按相同規(guī)律均勻增大,下列判斷正確的是()[A]線圈1中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流[B]線圈2中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流[C]線圈3中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流[D]線圈4中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流【答案】B【解析】由安培定則可以判斷出線圈1中磁通量為零,線圈2中磁通量垂直于紙面向外,線圈3中磁通量為零,線圈4中磁通量垂直于紙面向內(nèi)。當(dāng)兩根導(dǎo)線上的電流同時(shí)按相同規(guī)律增大時(shí),根據(jù)楞次定律可知,線圈1和線圈3中無(wú)感應(yīng)電流,線圈2中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,線圈4中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流。故選B。6.(6分)(多選)如圖甲所示,將線圈套在長(zhǎng)玻璃管上,線圈的兩端與電流傳感器(可看作理想電流表)相