高考物理 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件

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1、課時3電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 知識點(diǎn)一電磁感應(yīng)中的電路問題 知識回顧 在電磁感應(yīng)中， 的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于 ，與其他導(dǎo)體構(gòu)成閉合的電路因此，電磁感應(yīng)問題往往又和電路問題聯(lián)系在一起切割磁感線切割磁感線電源電源 要點(diǎn)深化 解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法 (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動勢的大小和方向； (2)畫出等效電路圖； (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式聯(lián)立求解 基礎(chǔ)自測 如圖1所示，兩個互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的二分之一，磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化

2、時，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為()圖圖1 答案：C 知識點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的圖象問題 知識回顧 電磁感應(yīng)中常涉及 、磁通量、感應(yīng)電動勢E、感應(yīng)電流I、安培力F安或外力F外隨時間t變化的圖象，即 、t圖、Et圖、It圖、Ft圖對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨位移x變化的圖象，即Ex圖、Ix圖等磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度BBt圖圖 要點(diǎn)深化 電磁感應(yīng)中的圖象問題大體上可分為兩類 (1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象 (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量不管是何種類型，電磁感應(yīng)中的圖象問題常需利用左手定則

3、、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 基礎(chǔ)自測 (2010廣東高考)如圖2所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，細(xì)金屬棒PQ沿導(dǎo)軌從MN處勻速運(yùn)動到MN的過程中，棒上感應(yīng)電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是()圖圖2 解析：由EBlv可以直接判斷選項(xiàng)A正確 答案：A 知識點(diǎn)三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 知識回顧 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( 、動量守恒定律、動量定理、動能定理等)磁場磁場1楞次定律楞次定律11牛頓定律牛頓定律 要點(diǎn)深化 1解決電磁感

4、應(yīng)中的力學(xué)問題的方法 (1)選擇研究對象，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)電動勢的大小和方向； (3)求回路中的電流大小； (4)分析其受力情況； (5)分析研究對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)選擇合適的物理規(guī)律列方程，求解 2明確兩大研究對象及其之間相互制約的關(guān)系 基礎(chǔ)自測 如圖3甲所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L.M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂

5、直斜面向下導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦 圖3 (1)由b向a方向看到的裝置如圖3乙所示，請?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖 (2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及其加速度的大小 (3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值 解析：(1)如圖4所示 重力mg，豎直向下 支持力FN，垂直斜面向上 安培力F安，平行斜面向上圖圖4 知識點(diǎn)四電磁感應(yīng)中的能量問題 知識回顧 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 中 必

6、定 受 到 的作用，因此，要維持 的存在，必須有“外力”克服安培力做功，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，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，就是 .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)化為其他形式的能安培力安培力感應(yīng)電流感應(yīng)電流電能電能電能電能 基礎(chǔ)自測 如圖5所示，邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊剛進(jìn)入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中發(fā)出的焦耳熱

7、為()圖圖5 答案：答案：C 題型一電磁感應(yīng)中的電路問題 例1兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、MN平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計，M、M處接有如圖6所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中ab在外力作用下向右勻速運(yùn)動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運(yùn)動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求： (1)ab運(yùn)動速度v的大?。?(2)電容器所帶的電荷量q.圖圖6 題后反思 解決此類題目要分清電路的組成誰產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，則誰為電源，其電路部分為內(nèi)電路，其余則為外電路，然后畫

8、出等效電路圖，再結(jié)合電磁感應(yīng)定律，閉合(或部分)電路歐姆定律，電功、電功率、電量計算等公式求解 變式11(2010海淀模擬)如圖7所示，邊長L0.20 m的正方形導(dǎo)線框ABCD由粗細(xì)均勻的同種材料制成， 正方形導(dǎo)線框每邊的電阻R01.0 ，金屬棒MN與正方形導(dǎo)線框的對角線長度恰好相等，金屬棒MN的電阻r0.20 .導(dǎo)線框放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T，方向垂直導(dǎo)線框所在平面向里金屬棒MN與導(dǎo)線框接觸良好，且與導(dǎo)線框的對角線BD垂直放置在導(dǎo)線框上，金屬棒的中點(diǎn)始終在BD連線上若金屬棒以v4.0 m/s的速度向右勻速運(yùn)動，當(dāng)金屬棒運(yùn)動至AC的位置時，求(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

9、： 圖7 (1)金屬棒產(chǎn)生的電動勢大??； (2)金屬棒MN上通過的電流大小和方向； (3)導(dǎo)線框消耗的電功率答案：答案：(1)0.56 V(2)0.47 A從從N到到M(3)0.22 W 題型二電磁感應(yīng)中的圖象問題 例2如圖8所示，在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，金屬框架ABCD固定在水平面內(nèi)，AB與CD平行且足夠長，BC與CD夾角(E2，a端為正B. E1E2，b端為正 C. E1E2，a端為正 D. E1v1，故E2E1，選項(xiàng)D正確 答案：D 2(2009寧夏、遼寧高考)如圖16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(qiáng)磁場，兩磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大

10、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(diǎn)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?yàn)檎瑘A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 () 圖16 答案：C 3(2009天津高考) 如圖17所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于(

11、) 圖17 A棒的機(jī)械能增加量 B棒的動能增加量 C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量 解析：本題考查了能量守恒及電磁感應(yīng)相關(guān)知識，意在考查考生的綜合運(yùn)用物理知識解決物理問題的能力對金屬棒受力分析可知，設(shè)金屬棒重為G、上升高度h，則根據(jù)能量守恒可得：FhW安GhE，即拉力及安培力所做的功的代數(shù)和等于金屬棒機(jī)械能的增加量，選項(xiàng)A正確 答案：A 4如圖18，一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上，并與之密接，棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻(圖中未畫出)；導(dǎo)軌置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面開始時，給導(dǎo)體棒

12、一個平行于導(dǎo)軌的初速度v0.在棒的運(yùn)動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負(fù)載電阻的阻值使棒中的電流強(qiáng)度I保持恒定導(dǎo)體棒一直在磁場中運(yùn)動若不計導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負(fù)載電阻上消耗的平均功率 圖18 5(2010重慶高考)法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖可用圖19表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d.水流速度處處相同，大小為v，方向水平金屬板與水流方向平行，地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，水的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導(dǎo)線和電鍵K連接到兩金屬板上忽略邊緣效應(yīng)，求： (1)該發(fā)電裝置的電動勢； (2)通過電阻R的電流強(qiáng)度； (3)電阻R消耗的電功率 圖19