高考物理總復(fù)習(xí)_第九章_第3講_電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用課件

1、溫故自查通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)往往和力學(xué)問題結(jié)合在一起解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律、 )及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(、動(dòng)能定理等)磁場(chǎng)楞次定律牛頓定律考點(diǎn)精析1解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的方法(1)選擇研究對(duì)象，即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)；(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向；(3)求回路中的電流大?。?4)分析其受力情況；(5)分析研究對(duì)象所受各力的做功情況和合外力做功情況，選定所要應(yīng)用的物理規(guī)律；(6)運(yùn)用物理規(guī)律列方程，求解2明確兩大研究對(duì)象及其之間相互制約的關(guān)系(3)動(dòng)態(tài)分析：求解電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題時(shí)，

2、要抓好受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析導(dǎo)體在拉力作用下運(yùn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化，周而復(fù)始地循環(huán)當(dāng)循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)此時(shí)a0，而速度v通過加速達(dá)到最大值，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或通過減速達(dá)到穩(wěn)定值，做勻速直線運(yùn)動(dòng)(4)兩種狀態(tài)的處理：當(dāng)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)合外力等于零分析當(dāng)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析.溫故自查產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安 的作用，因此，要維持的存在，必須有“外力”克

3、服安培力做功，此過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為 ，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，是 轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能感應(yīng)電流電能電能培力 考點(diǎn)精析 1電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化 如圖中金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時(shí)，重力勢(shì)能減少，一部分用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能的減小則完全用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能因此，從功和能的觀點(diǎn)入手，分析清楚

4、電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要途徑之一2安培力的功和電能變化的特定對(duì)應(yīng)關(guān)系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能3解決此類問題的步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(包括右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向(2)畫出等效電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系和穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)受力特點(diǎn)及功率關(guān)系列方程，聯(lián)立求解命題規(guī)律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律或部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(相當(dāng)于電源)，確定電路連接，畫

5、出電路圖，求出相應(yīng)的電流、電功等物理量考例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(gè)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(qiáng)磁場(chǎng)現(xiàn)對(duì)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng)，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌當(dāng)a棒再次滑回到磁場(chǎng)上邊界PQ處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)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(jì)求 (1

6、)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中，a棒中的電流強(qiáng)度Ia與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比；(2)a棒質(zhì)量ma；(3)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F.解析(1)a棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)a棒、b棒及電阻R中的電流分別為Ia、Ib、IR，有IRRIbRbIaIRIb(2)由于a棒在PQ上方滑動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，因而a棒在磁場(chǎng)中向上滑動(dòng)的速度大小v1，與在磁場(chǎng)中向下滑動(dòng)的速度大小 v2相等，即v1v2v設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒長為L.a棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv(3)由題知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受拉力FIaLBmagsin總結(jié)評(píng)述本題屬于法拉第電磁感應(yīng)定律與電路和力

7、學(xué)問題的綜合，物體運(yùn)動(dòng)過程分析比較復(fù)雜，解答這類問題的關(guān)鍵在于對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，屬于難題(2010安徽理綜)如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)邊長相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)兩線圈在距磁場(chǎng)上界面h高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場(chǎng)，最后落到地面運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不計(jì)空氣阻力，則()Av1v2，Q1Q2Bv1v2，Q1Q2Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q2答案D解析本題考查

8、電磁感應(yīng)的綜合問題，解題關(guān)鍵是弄清楚兩線框的加速度和速度變化兩線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v相同，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和牛頓第二定律得線框的加速度即線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)的加速度相同，則其后線框在任一時(shí)刻的速度、加速度均相同，因此落地速度相同，即v1v2.命題規(guī)律根據(jù)物體所受的力，分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確定某時(shí)刻的速度或加速度、最終速度等物理量考例2水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，如圖甲所示；金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)的速度

9、v也會(huì)變化，v和F的關(guān)系如圖乙(重力加速度g取10m/s2)(1)金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？(2)若m0.5kg，L0.5m，R0.5，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？(3)由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？解析(1)加速度越來越小的加速直線運(yùn)動(dòng)可以求出金屬桿所受到的阻力f，代入數(shù)據(jù)可得：f2N答案(1)加速度越來越小的加速直線運(yùn)動(dòng)(2)1T(3)阻力f,2N總結(jié)評(píng)述桿最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外力必然與安培力相等，而沒有達(dá)到勻速之前，安培力隨電流的增大而增大，因而合力越來越小，所以加速度也越來越小本題易出錯(cuò)的地方是不能把直線方程和圖線的數(shù)據(jù)相結(jié)合綜合解決問題，正確的解題思路是當(dāng)導(dǎo)體棒勻速時(shí)，合力

10、為零，而金屬桿受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡關(guān)系，可以建立直線方程，通過圖線的數(shù)據(jù)，就可以解決問題(2010江蘇物理)如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處靜止釋放導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；(2)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.解析(1)電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，BILmg(3)由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速

11、度最大，設(shè)為vm命題規(guī)律根據(jù)能量守恒定律，確定焦耳熱或其他力所做的功考例3(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型金屬框架上框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng)，始終與MM、NN保持良好接觸當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2.(1)

12、求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大??；(2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q0.1 J，求該過程ab位移x的大小解析(1)ab對(duì)框架的壓力F1m1g框架受水平面的支持力FNm2gF1依題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力F2FNab中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlvMN中電流MN受到的安培力F安IlB框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)F安F2由上述各式代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s(2)閉合回路中產(chǎn)生的總熱量答案(1)6m/s(2)1.1m總結(jié)評(píng)述本題是電磁感應(yīng)和力學(xué)的綜合問題，考查的知識(shí)點(diǎn)有安培力、摩擦力、力的平衡、電磁感應(yīng)、動(dòng)能定理、電熱及電路等第(1)問中平衡條件的應(yīng)用第(2)問中動(dòng)能定理的應(yīng)用，是解題的兩個(gè)突破點(diǎn)(2010山東青島)相距為l1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，一部分處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，OO是磁場(chǎng)的邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.5T，導(dǎo)軌左端接有定值電阻R0.5，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，在磁場(chǎng)邊界OO處垂直于導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量為m1kg、電阻也為0.5的金屬桿ab.(1)若ab桿在恒力F2N的作用下，從OO邊界由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，通過x1m的距離到