《高考物理一輪專題 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用突破課件 魯科版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪專題 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用突破課件 魯科版（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 電磁感應(yīng)與力學(xué)問題的綜合，其聯(lián)系的橋梁是磁場對感應(yīng)電流的 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當于，其余部分相當于 無論是使閉合回路的磁通量發(fā)生變化，還是使閉合回路的部分導(dǎo)體切割磁感線，都要消耗其他形式的能量，轉(zhuǎn)化為回路中的 這個過程不僅體現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化，而且轉(zhuǎn)化過程中能量安培力安培力電源電源外電路外電路電能電能守恒守恒 考點一電磁感應(yīng)中的電路問題 1求解電磁感應(yīng)中電路問題的關(guān)鍵 求解電磁感應(yīng)中電路問題的關(guān)鍵是分析清楚內(nèi)電路和外電路“切割”磁感線的導(dǎo)體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”，該部分導(dǎo)體的電阻相當于內(nèi)電阻，而

2、其余部分的電路則是外電路 2幾個概念 (2)電源內(nèi)電路的電壓降：UrIr，r是發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的導(dǎo)體上的電阻(解題中常常涉及r的穩(wěn)定性) (3)電源的路端電壓U：UIREUrEIr(R是外電路的電阻) 3解決此類問題的基本步驟 (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律計算感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動勢方向 (2)畫等效電路：感應(yīng)電流的方向是電源內(nèi)部電流的方向 (3)運用閉合電路歐姆定律，結(jié)合串、并聯(lián)電路規(guī)律以及電功率計算公式等各關(guān)系式聯(lián)立求解 【技巧提示】某電阻兩端的電壓、路端電壓和電動勢三者的區(qū)別： (1)某段導(dǎo)體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積 (2)某段導(dǎo)體作為電

3、源時，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內(nèi)壓當其電阻不計時，路端電壓等于電源電動勢 (3)某段導(dǎo)體作為電源，斷路時電壓等于電動勢 【案例1】(2010福建理綜)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動，此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒 已滑離導(dǎo)軌當a棒再次滑回到磁場

4、上邊界PQ處時，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計求： (1)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia與定值電阻R中的電流強度IR之比； (2)a棒質(zhì)量ma； (3)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F. 【解析】(1)a棒沿導(dǎo)軌向上運動時，a棒、b棒及電阻R中的電流分別為Ia、Ib、IR，有 (2)由于a棒在PQ上方滑動過程中機械能守恒，因而a棒在磁場中向上滑動的速度大小v1與在磁場中向下滑動的速度大小v2相等，即v1v2v. 設(shè)磁場的磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒長為L.a棒在磁場中運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為

5、 EBLv， 當a棒脫離磁場沿斜面向上運動時 【即時鞏固1】(2008廣東高考)如圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3 m，導(dǎo)軌左端連接R0.6 的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B0.6 T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗0.2 m，細金屬棒A1和A2用長為2D0.4 m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 ，導(dǎo)軌電阻不計使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒A1進入磁場(t0)到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖(b)中畫出 【答案】見解析 考點二電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合問題中

6、運動的動態(tài)結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)化特點 1運動的動態(tài)結(jié)構(gòu) 2能量轉(zhuǎn)化特點 3安培力在不同情況下的作用 (1)若磁場不動，導(dǎo)體做切割磁感線的運動，導(dǎo)體所受安培力與導(dǎo)體運動方向相反，此即電磁阻尼在這種情況下，安培力對導(dǎo)體做負功，即導(dǎo)體克服安培力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，進而轉(zhuǎn)化為焦耳熱 (2)若導(dǎo)體開始時靜止，磁場(磁體)運動，由于導(dǎo)體相對磁場向相反方向做切割磁感線運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流，進而受到安培力作用，這時安培力成為導(dǎo)體運動的動力，此即電磁驅(qū)動在這種情況下，安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能 【技巧提示】在利用能量的轉(zhuǎn)化和守恒解決電磁感應(yīng)中的問題時，要分析安培力的做功情況，即安培力在導(dǎo)體運動過程中是做正

7、功還是做負功另外，參與能量轉(zhuǎn)化的能量形式要考慮周全，哪些能量增加哪些能量減少也要考慮準確 4電磁感應(yīng)綜合問題中的兩個研究對象及其相互制約關(guān)系 【技巧提示】電磁感應(yīng)中切割磁感線的導(dǎo)體要運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流又要受到安培力的作用在安培力作用下，導(dǎo)體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，這就可能需要應(yīng)用牛頓運動定律電磁感應(yīng)的過程也是能量相互轉(zhuǎn)化的過程所以，在分析解決電磁感應(yīng)問題時，經(jīng)常要用到動能定理、能量守恒定律 【案例2】(2010上海高考)如圖，寬度L0.5 m的光滑金屬框架MNPQ固定于水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強度大小B0.4 T，方向豎直向下的勻強磁場中，框架的電阻非均勻分布將質(zhì)量m0.1 kg，電阻可忽略的金屬

8、棒ab放置在框架上，并與框架接觸良好以P為坐標原點，PQ方向為x軸正方向建立坐標金屬棒從x01 m處以v02 m/s的初速度，沿x軸負方向做a2 m/s2的勻減速直線運動，運動中金屬棒僅受安培力作用求： (1)金屬棒ab運動0.5 m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q； (2)框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關(guān)系； 【技巧點撥】解答此類題目要抓住各個物理過程中的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系，特別是每個力做功對應(yīng)著什么樣的能量轉(zhuǎn)化，如重力做功是線框動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化，空氣阻力做功是機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，安培力做負功是將機械能轉(zhuǎn)化為電能進而轉(zhuǎn)化為焦耳熱，安培力做正功是電能轉(zhuǎn)化為機械能，然后由能量守恒定律

9、(或動能定理)列式解答 【即時鞏固2】(2010天津理綜)如圖所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.3 ，長度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架上框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計且足夠長電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM、NN保持良好接觸當ab運動到某處時，框架開始運動設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2. (1)求框架開始運動時ab速度v的大小；

10、 (2)從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q0.1 J，求該過程ab位移s的大小 【解析】(1)ab對框架的壓力 F1m1g， 框架受水平面的支持力 Nm2gF1， 依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力 F2N， ab中的感應(yīng)電動勢 EBlv， MN受到的安培力 F安IlB， 框架開始運動時 F安F2， 由上述各式代入數(shù)據(jù)解得 v6 m/s.【答案答案】(1)6 m/s(2)1.1 m 考點三 電磁感應(yīng)中的圖象問題 這些圖象問題大體可分為兩類：由給出的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象；由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)物理量不管是哪種類型，電磁

11、感應(yīng)中的圖象問題常利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中圖象問題分析的關(guān)鍵是：抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應(yīng)電動勢(電流)是否大小恒定；用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢(或電流)的方向，從而確定其正負以及在坐標中的范圍 解決此類問題的一般步驟： (1)明確圖象的種類，看是B t圖還是t圖，或是E t圖、I t圖等 (2)分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體過程 (3)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)方程 (4)根據(jù)函數(shù)方程，進行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等 (5)畫圖象或判斷圖象 【案例3】(2010上海高考)如右圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著

12、磁感應(yīng)強度大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為L.邊長為L的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖()【答案答案】A、C 【即時鞏固3】(2009遼寧、寧夏理綜)如圖所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個圓心角為90的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強磁場，兩磁場磁感應(yīng)強度的大小相等，方向相反且均與紙面垂直導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以勻角速度逆時針轉(zhuǎn)動，t0時恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向為正，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計，則桿從t0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流隨t變化的圖象是()【答案答案】C