高考物理復習 高效學習方略 章末總結9 電磁感應課件

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1、一、等效轉(zhuǎn)化思想解決電磁感應電路問題 (1)金屬棒在導軌上運動時R1的最大功率 (2)金屬棒在導軌上運動從x0到x3 m的過程中通過金屬棒ab的電荷量 (3)金屬棒在導軌上運動從x0到x3 m的過程中外力必須做多少功？【規(guī)律方法】解決電磁感應電路問題的關鍵就是借鑒或利用相似原型來變換物理模型，即把電磁感應的問題等效或轉(zhuǎn)換成恒定直流電路，把產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體等效為內(nèi)電路，感應電動勢的大小相當于電源電動勢，其余部分相當于外電路，并畫出等效電路圖此時，處理問題的方法與閉合電路求解基本一致，唯一要注意的是電磁感應現(xiàn)象中，有時導體兩端有電壓，但沒有電流流過，這類似電源兩端有電勢差但沒有接入電路時

2、，電流為零二、臨界、極值思想求解“穩(wěn)定速度”電磁感應中的臨界問題往往出現(xiàn)在穩(wěn)定速度的求解上，穩(wěn)定速度(臨界速度)的臨界點一是物體受力平衡，另一個是能量轉(zhuǎn)化達到平衡【例2】如圖所示，在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，有兩根水平放置相距為L且足夠長的平行金屬導軌AB、CD，在導軌的AC間連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導軌放置的金屬棒ab的質(zhì)量為m，導軌和金屬棒的電阻不計，金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)為，若用恒力F沿水平向右拉棒使其運動，求金屬棒的最大速度解析ab棒受恒力F作用向右加速運動產(chǎn)生感應電流，電流在磁場中受安培力F安作用，如圖所示，隨vEIF安F合a，金屬棒所受合力為零時，加速度為零，

3、速度最大，根據(jù)平衡條件有：FF安Ff0一、感應電流方向的判斷1基本方法(1)導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電流直接用右手定則判定(2)磁通量變化產(chǎn)生的感應電流用楞次定律判定，對楞次定律的應用可以記住以下結論：阻礙原磁通量的變化阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”使線圈面積有擴大或縮小的趨勢在自感現(xiàn)象中阻礙原電流的變化 2注意問題 (1)電磁感應的結果有多種可能，如為了阻礙線圈中的磁通量變化，其結果可能使線圈“遠離”或“靠近”，可能使線圈面積“縮小”或“擴大”，也可能使線圈旋轉(zhuǎn)，也可能多種結果同時存在 (2)要區(qū)分安培定則、右手定則和左手定則的使用【例1】如圖所示，在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻

4、強磁場中，有一質(zhì)量為m、阻值為R的閉合矩形金屬線框abcd用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在O點，并可繞O點擺動金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面則線框中感應電流的方向是()AabcdaBdcbadC先是dcbad，后是abcdaD先是abcda，后是dcbad解析B由楞次定律，一開始磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反減同”可知電流方向是dcbad. 2注意問題 在分析電磁感應中的電路問題時，要注意全面分析電路中的電動勢 (1)有些雙棒問題中，兩棒均切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢此時應充分考慮這兩個電動勢，將它們求和(同向時)或求差(反

5、向時) (2)有些題目中雖有一根棒切割磁感線，但同時磁場也正在發(fā)生變化，此時電路中也有兩個電動勢，一個動生電動勢，一個感生電動勢，應求和(同向時)或求差(反向時)【例2】(2011浙江理綜)如圖甲所示，在水平面上固定有長為L2 m、寬為d1 m的金屬“U”型軌導，在“U”型導軌右側(cè)l0.5 m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示在t0時刻，質(zhì)量為m0.1 kg的導體棒以v01 m/s的初速度從導軌的左端開始向右運動，導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為0.1，導軌與導體棒單位長度的電阻均為0.1 /m，不計導體棒與導軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響(取g10 m/s

6、2) (1)通過計算分析4 s內(nèi)導體棒的運動情況； (2)計算4 s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向； (3)計算4 s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱【答案】(1)導體棒向前做勻減速運動，在1 s以后一直保持靜止(2)0.2 A，電流方向是順時針方向(3)0.04 J三、電磁感應與能量知識的綜合1電磁感應現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生了感應電動勢，若電路閉合則產(chǎn)生感應電流電磁感應現(xiàn)象中出現(xiàn)的電能，一定是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的2分析時，應當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律因能量轉(zhuǎn)化必須通過做功來實現(xiàn)，為此，應分析清楚有哪些力做了功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化(1)重力做功，就有機械能(重力勢能)參與轉(zhuǎn)化；(2

7、)安培力做負功就將有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，安培力做正功將有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能3最后利用能量守恒定律列方程求解【例3】(2011天津理綜)如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌MN、PQ間距為l0.5 m，其電阻不計，兩導軌及其構成的平面均與水平面成30角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02 kg，電阻均為R0.1 ，整個裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁感應強度為B0.2 T，棒ab在平行于導軌向上的力F作用下，沿導軌向上勻速運動，而棒cd恰好能保持靜止取g10 m/s2，問：(1)通過cd棒的電流I是多少，方向如何

8、？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每產(chǎn)生Q0.1 J的熱量，力F做的功W是多少？解析(1)棒cd受到的安培力FcdIlB 棒cd在共點力作用下平衡，則Fcdmgsin 30 由式代入數(shù)據(jù)解得I1 A，方向由右手定則可知由d到c.(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等 FabFcd對棒ab由共點力平衡有Fmgsin 30IlB代入數(shù)據(jù)解得F0.2 N (3)設在時間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生Q0.1 J熱量，由焦耳定律可知QI2Rt設ab棒勻速運動的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應電動勢 EBlv四、電磁感應與力電知識的綜合1解決這類問題，首先要明確兩個研究對象(1)電學對象：電源(電動勢方向、大小、內(nèi)

9、電阻)和電路的結構(串、并聯(lián)關系)(2)力學對象：導體棒或線圈，并對其運動情況、受力情況進行分析 分析過程一般為：導體受力運動變化感應電動勢變化感應電流變化安培力變化合外力變化加速度變化速度變化感應電動勢變化 這種變化相互聯(lián)系，相互影響，當a0時受力平衡合力為零，速度達到一穩(wěn)定值 2分析完成后結合法拉第電磁感應定律，閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律、動能定理、能量守恒定律等定律、定理列式求解【例4】(2011上海理綜)電阻可忽略的光滑平行金屬導軌長S1.15 m，兩導軌間距L0.75 m，導軌傾角為30，導軌上端ab接一阻值R1.5 的電阻，磁感應強度B0.8 T的勻強磁場垂直軌道平面向上阻值r0.5 ，質(zhì)量m0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr0.1 J(取g10 m/s2)求：