高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第29講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件

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1、電磁感應(yīng)第第 十十 章章第第29講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用考綱要求考綱要求考情分析考情分析命題趨勢命題趨勢1.電磁感應(yīng)電路問題電磁感應(yīng)電路問題2電磁感應(yīng)動力學(xué)電磁感應(yīng)動力學(xué)問題問題2016浙江卷，浙江卷，24高考對本專題內(nèi)容的考查主要是以選擇題高考對本專題內(nèi)容的考查主要是以選擇題的形式考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、安培的形式考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、安培力有時也出現(xiàn)涉及安培力的計算題，但力有時也出現(xiàn)涉及安培力的計算題，但一般難度不大一般難度不大板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三欄目導(dǎo)航板板 塊塊 四四 1電磁感應(yīng)中的電路問題 在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通

2、量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生_，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于_.因此，電磁感應(yīng)問題往往又和電路問題聯(lián)系在一起 解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法如下： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng)電動勢的_和_ (2)畫等效電路圖 (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律、電功率等公式聯(lián)立求解感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢電源電源大小大小方向方向 2電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 (1)導(dǎo)體棒的兩種運(yùn)動狀態(tài) 平衡狀態(tài)導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，加速度為_； 非平衡狀態(tài)導(dǎo)體棒的加速度不為零 (2)兩個研究對象及其關(guān)系 電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒既可看作電學(xué)對象(因為它相當(dāng)于電源)，又可看作力學(xué)對象(因為有感

3、應(yīng)電流而受到安培力)，而感應(yīng)電流I和導(dǎo)體棒的_是聯(lián)系這兩個對象的紐帶零零速度速度v 電源電源變減速變減速 1如圖所示，用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2 m，正方形的一半放在和紙面垂直向里的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)磁場以每秒10 T的變化率增加時，線框中a、b兩點(diǎn)電勢差() AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 VB ACD 3如圖甲所示，導(dǎo)體圓環(huán)所圍的面積為10 cm2，電容器的電容為2 F(電容器的體積很小)，垂直穿過圓環(huán)的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的圖線如圖乙所示，則在1 s末電容器的帶電荷量為_C；4 s末電容器的帶電荷量為_ C，帶正電的極板是_02

4、1011a 對電磁感應(yīng)電源的理解 (1)電源的正負(fù)極可用右手定則或楞次定律判定，要特別注意應(yīng)用“在內(nèi)電路中電流由負(fù)極到正極”這一規(guī)律進(jìn)行判定 (2)電磁感應(yīng)電路中的電源與恒定電流的電路中的電源不同，前者是由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，公式為EBlv，其大小可能變化，變化情況可根據(jù)其運(yùn)動情況判斷；而后者的電源電動勢在電路分析中認(rèn)為是不變的 一電磁感應(yīng)中的電路問題一電磁感應(yīng)中的電路問題 (3)在電磁感應(yīng)電路中，相當(dāng)于電源的導(dǎo)體(或線圈)兩端的電壓與恒定電流的電路中電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于電動勢，除非切割磁感線的導(dǎo)體或線圈電阻為零 (4)在外電路電流由正極經(jīng)電阻流到負(fù)極，電流經(jīng)電阻R產(chǎn)

5、生電勢降落UIR (2)識別電路結(jié)構(gòu)、畫出等效電路 分析電路結(jié)構(gòu)，即分清等效電源和外電路及外電路的串并聯(lián)關(guān)系、判斷等效電源的正負(fù)極或電勢的高低等 (3)利用電路規(guī)律求解 一般是綜合應(yīng)用歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電容器充電及放電特點(diǎn)、電功和電功率的知識、法拉第電磁感應(yīng)定律等列方程求解 (1)在輻條OP轉(zhuǎn)過60的過程中，求通過LED燈的電流； (2)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周，LED燈消耗的電能； (3)為使LED燈閃爍發(fā)光時更亮，可采取哪些改進(jìn)措施？(請寫出三條措施) 提示：由n個電動勢和內(nèi)電阻都相同的電池連成的并聯(lián)電池組，它的電動勢等于一個電池的電動勢，它的內(nèi)電阻等于一個電池的內(nèi)電阻的n分之一 電磁感應(yīng)

6、現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中受到安培力的作用，從而影響導(dǎo)體棒(或線圈)的受力情況和運(yùn)動情況 1兩種狀態(tài)及處理方法二電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題二電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題狀態(tài)狀態(tài)特征特征處理方法處理方法平衡態(tài)平衡態(tài)加速度為零加速度為零根據(jù)平衡條件列式分析根據(jù)平衡條件列式分析非平衡態(tài)非平衡態(tài)加速度不為零加速度不為零根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析行分析 2力學(xué)對象和電學(xué)對象的相互關(guān)系 “四步法”分析電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 解決電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下： 答案0.4 m/s22 A3 m/s三電磁感應(yīng)中的能量問題

7、三電磁感應(yīng)中的能量問題 例3(2018浙江寧波模擬)如圖所示，有一個上、下兩層連通且均與水平面平行的“U”型的光滑金屬平行導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌面上各放一根完全相同的質(zhì)量為m的勻質(zhì)金屬桿A1和A2，開始時兩根金屬桿與軌道垂直，在“U”型導(dǎo)軌的右側(cè)空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，桿A1在磁場中，桿A2在磁場之外設(shè)兩導(dǎo)軌面相距為H，平行導(dǎo)軌寬為L，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，金屬桿單位長度的電阻為r.現(xiàn)在有同樣的金屬桿A3從左側(cè)半圓形軌道的中點(diǎn)從靜止開始下滑，在下面與金屬桿A2發(fā)生碰撞，設(shè)碰撞后兩桿立刻黏在一起并向右運(yùn)動求：(1)回路內(nèi)感應(yīng)電流的最大值；回路內(nèi)感應(yīng)電流的最大值；(2)在整個運(yùn)動

8、過程中，感應(yīng)電流最多產(chǎn)生的熱量；在整個運(yùn)動過程中，感應(yīng)電流最多產(chǎn)生的熱量；(3)當(dāng)桿當(dāng)桿A2、A3與桿與桿A1的速度之比為的速度之比為3 1時，時，A1受到的安培力大小受到的安培力大小 解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問題的一般步驟 (1)在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(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)體或回路就相當(dāng)于電源 (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化 (3)根據(jù)能量守恒列方程求解BD 所以a23a1，故選項C錯誤，選項D正確；當(dāng)拉力的功率恒定時，隨著速度增大，拉力逐漸減小，最后勻速運(yùn)動時拉力最小，且最小值和第一種情況下拉力相等，因此最后都達(dá)到速度2v時

9、，第一種情況比第二種情況用時要長，當(dāng)兩種情況下都達(dá)到速度v時，比較vt圖象(如圖所示)可知t1t2，故選項A錯誤，選項B正確 2如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則() AQ1Q2q1q2 BQ1Q2q1q2 CQ1Q2q1q2 DQ1Q2q1q2A 3如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為

10、，上沿相連兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長度均為L，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平右斜面上存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為g.已知金屬棒ab勻速下滑求： (1)作用在金屬棒ab上的安培力的大??； (2)金屬棒運(yùn)動速度的大小 例1(12分)如圖甲，兩相距L0.5 m的平行金屬導(dǎo)軌固定于水平面上，導(dǎo)軌左端與阻值R2 的電阻連接，導(dǎo)軌間虛線右側(cè)存在垂直導(dǎo)軌平面

11、的勻強(qiáng)磁場質(zhì)量m0.2 kg的金屬桿垂直置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻可忽略桿在水平向右的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動，并始終與導(dǎo)軌垂直，其vt圖象如圖乙所示在15 s時撤去拉力，同時使磁場隨時間變化，從而保持桿中電流為0.求： (1)金屬桿所受拉力的大小F； (2)015 s內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0； (3)1520 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律答題送檢來自閱卷名師報告錯誤錯誤致錯原因致錯原因扣分扣分(1)忽略了金屬桿所受摩擦力，導(dǎo)致?lián)ｎD第二定律所列方程忽略了金屬桿所受摩擦力，導(dǎo)致?lián)ｎD第二定律所列方程錯誤錯誤3(2)桿的受力忽略了摩擦，第桿的受力忽略了摩擦，第(1

12、)問中問中F求錯，導(dǎo)致以后求解錯誤求錯，導(dǎo)致以后求解錯誤4(3)由于邏輯不縝密，忽略了線圈中的磁通量包括桿勻速運(yùn)動由于邏輯不縝密，忽略了線圈中的磁通量包括桿勻速運(yùn)動階段的面積階段的面積5 1如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，長為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計，重力加速度為g.求： (1)導(dǎo)體棒與涂層間的動摩

13、擦因數(shù)； (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的速度大小v； (3)整個運(yùn)動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 2(2017湖南十三校聯(lián)考一)(多選)如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂在緩沖車的底板上，沿車的軸線固定著兩個光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN.緩沖車的底部安裝電磁鐵(圖中未畫出)，能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L.假設(shè)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，而緩沖車廂繼續(xù)向前移動距離L后速度為零已知緩沖車廂與障礙物和線圈的ab邊均沒有接觸，不計一切摩擦阻力在這個緩沖過程中，下列說法正確的是()BC