电磁感应及综合应.ppt

第9讲 电磁感应及综合应用,思考研讨,思考3 安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律各适用于什么情况？ 研讨：安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律综合应用的比较,备课札记,1. (2013新课标全国卷，17)(单选) 如图491，在水平面(纸面)内有 三根相同的均匀金属棒ab、ac和 MN，其中ab、ac在a点接触，构 成“V”字型导轨空间存在垂直 于纸面的均匀磁场用力使MN 图491 向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是 ( ),真题体验,2(2013新课标全国卷，16)(单选) 如图492所示，在光滑水平桌 面上有一边长为L、电阻为R的正 方形导线框；在导线框右侧有一 宽度为d(dL)的条形匀强磁场区 图492 域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动，t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图象中，可能正确描述上述过程的是 ( ),3(2013重庆卷，7)小明在研究 性学习中设计了一种可测量 磁感应强度的实验，其装置 如图493所示在该实 验中，磁铁固定在水平放置 的电子测力计上，此时电子 图493 测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计直铜条AB两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.,命题角度,视角一 电磁感应中的图象问题,【典例1】 (2013山东卷，18)将一段导线绕成图494甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是 ( ),图494,应考策略 1图象问题的思路与方法 (1)图象选择问题：求解物理图象的选择题可用“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，留下正确图象也可用“对照法”，即按照要求画出正确的草图，再与选项对照解决此类问题关键是把握图象特点、分析相关物理量的函数关系、分析物理过程的变化或物理状态的变化,(2)图象分析问题：定性分析物理图象，要明确图象中的横轴与纵轴所代表的物理量，弄清图象的物理意义，借助有关的物理概念、公式、不变量和定律作出相应判断在有关物理图象的定量计算时，要弄清图象所揭示的物理规律及物理意义,2解答电磁感应图象问题的三个关注 (1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向 (2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应 (3)关注大小、方向的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲、直是否和物理过程对应,应考组训 (单选)如图495所示，半径 为R的圆形导线环对心、匀速 穿过半径也为R的圆形匀强磁 场区域，规定逆时针方向的 感应电流为正导线环中感 应电流i随时间t的变化关系最符合实际的是 ( ),图495,解析 当导线环进入磁场时，有效切割长度在变大，由EBLv可得，产生的感应电动势变大，感应电流变大且变化率越来越小，由楞次定律可得，这时电流的方向和规定的正方向相同；当导线环出磁场时，有效切割长度变小，电流变小且变化率越来越大，由楞次定律可得，这时电流的方向与规定的正方向相反对比各选项可知，答案选B. 答案 B,2.(单选)边长为a的闭合金属正三角形框架，完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中，现把框架匀速拉出磁场，如图496所示，则下图中图象规律与这一过程相符合的是 ( ),图496,3如图497甲所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m.导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B.金属导轨的上端与开关S、定值电阻R1和电阻箱R2相连不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g.现在闭合开关S，将金属棒由静止释放,图497,(1)判断金属棒ab中电流的方向； (2)若电阻箱R2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过程中定值电阻上产生的焦耳热Q； (3)当B0.40 T，L0.50 m，37时，金属棒能达到的最大速度vm随电阻箱R2阻值的变化关系如图乙所示取g10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.求阻值R1和金属棒的质量m.,视角二 电磁感应中的动力学和能量问题 命题角度,【典例2】 (2013全国新课标，25)如图498所示，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g.忽略所有电阻让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：,图498,应考策略 1电磁感应与力学综合题的解题策略 解决此类问题首先要建立“动电动”的思维顺序，可概括总结为： (1)找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势的大小和方向； (2)画出等效电路图，求解回路中的电流的大小及方向； (3)分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推得对电流有什么影响，最后确定导体棒的最终运动情况； (4)列出牛顿第二定律或平衡方程求解,应考组训 4(2013安徽卷，16)(单选)如图499所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37 ，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 .一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2 kg，接入电路的电阻为1 ，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8 T将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6) ( ),图499,5.(多选)如图4910所示，在水平桌面上放置两条相距l的平行粗糙且无限长的金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态现若从静止开始释放物块，用I表示稳定后回路中的感应电流，g表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为f，则在物块下落过程中 ( ),图4910,6.(2013江苏卷，13)如图4911所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数N100，边长ab1.0 m、bc0.5 m，电阻r2 .磁感应强度B在01 s内从零均匀变化到0.2 T在15 s内从0.2 T均匀变化到0.2 T，取垂直纸面向里为磁场的正方向求：,图4911,7.如图4912所示，一边长为a的正方形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面向里，导线框的左端通过导线接一对水平放置的金属板，两板间的距离为d，板长l3d.t0时，磁场的磁感应强度从B0开始均匀增加，同时，在金属板的左侧有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子以v0的初速度沿两板间的中线向右射入两板间，恰好从下板的边缘射出，忽略粒子的重力作用求：,图4912,失分点搜索 分析电磁感应现象图象问题时的四个易错点 失分点1：分不清横坐标是时间t还是位移x，正确区分横坐标是解题的关键 失分点2：不能找到切割磁感线的有效长度，因而无法确定电动势如何变化特别是线框两条边切割有界磁场时，切割磁感线的有效长度在变化，确定有效长度如何变化才能确定电动势如何变化,失分点3：不能正确区分哪部分是电源，哪部分是外电路，因而无法确定两点间电势差例如矩形线圈进入磁场，切割磁感线的边是电源，其他三边串联作为外电路区分内外电路是研究回路上两点间电势差的基础,失分点4：在电磁感应现象中求解焦耳热时容易出现以下两类错误： (1)不加分析就把某时刻的电流I代入公式QI2Rt求解焦耳热，大多数情况下感应电流I是变化的，求解焦耳热要用电流的有效值，因此不能用某时刻的电流代入公式QI2Rt求解焦耳热； (2)电路中产生焦耳热的元件不是一个，不加分析误认为某个元件上的焦耳热就是整个电路产生的焦耳热,易失分案例 (2011福建高考，17)如图4913所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab