高考物理大一轮复习 9.3电磁感应的综合应用课件 新人教版.ppt

,考点一电磁感应中的电路问题综合,考点二电磁感应中的图象问题,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,考点,高三物理一轮复习,第3节电磁感应的综合应用,第九章电磁感应,1(电磁感应中的电路问题)(多选)如右图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为L1m，cd间、de间、cf间分别接着阻值为R10的电阻一阻值为R10的导体棒ab以速度v4m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小为B0.5T，方向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是()A导体棒ab中电流的流向为由b到aBcd两端的电压为1VCde两端的电压为1VDfe两端的电压为1V,解析,答案,图片显/隐,基础自测,BD,2(电磁感应中的图象问题)(2015济南外国语学校测试)如图所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流i随时间t变化的图象是下图所示的(),根据楞次定律，在进磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向，切割的有效长度线性增大，排除选项A、B；在出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，切割的有效长度线性减小，排除D.故选项C正确,基础自测,解析,答案,图片显/隐,C,3(电磁感应中的能量问题)(2015贵州六校联考)(多选)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时，ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程()A安培力对ab棒所做的功不相等B电流所做的功相等C产生的总内能相等D通过ab棒的电荷量相等,基础自测,解析,答案,图片显/隐,AC,4.(电磁感应中的动力学问题)(2015北京朝阳期末)如图所示，一刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域()A若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动B若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动C若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动D若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动,若线圈进入磁场过程是匀速运动，完全进入磁场区域一定做加速运动，则离开磁场过程所受安培力大于重力，一定是减速运动，选项A错误；若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程可能是加速运动，也可能是匀速运动，选项B错误；若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动，选项C错误、D正确,基础自测,解析,答案,图片显/隐,D,教材梳理,一、电磁感应中的电路问题1电源和电阻,教材梳理,2电流方向在外电路，电流由高电势流向低电势；在内电路，电流由低电势流向高电势二、电磁感应中的图象问题,时间t,位移x,楞次定律,法拉第电磁,感应定律,三、电磁感应中的动力学问题1安培力的大小2安培力的方向(1)先用_确定感应电流方向，再用_确定安培力方向(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向_,教材梳理,Blv,BIl,右手定则,左手定则,相反,四、电磁感应中的能量问题1能量的转化闭合电路的部分导体做_运动产生感应电流，感应电流在磁场中受_外力_安培力做功，将其他形式的能转化为_，电流做功再将电能转化为_的能2实质电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和_之间的转化,教材梳理,切割磁感线,安培力,克服,电能,其他形式,电能,1对电磁感应电源的理解(1)电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定2对电磁感应电路的理解(1)在电磁感应电路中，相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能(2)“电源”两端的电压为路端电压，而不是感应电动势,考点一电磁感应中的电路问题综合,考点阐释,题组设计,解析,答案,图片显/隐,考点一电磁感应中的电路问题综合,AC,题组设计,解析,图片显/隐,考点一电磁感应中的电路问题综合,(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；(2)当金属条ab进入“扇形”磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；(3)从金属条ab进入“扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间t变化的Uabt图象；(4)若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？,题组设计,解析,考点一电磁感应中的电路问题综合,(1)4.9102V；感应电流方向为ba(2)见解析(3)见解析(4)不能正常工作,在T1s内，金属条有4次进出，后3次与第1次相同根据以上分析可画出如下图象(4)“闪烁”装置不能正常工作(金属条的感应电动势只有4.9102V，远小于灯泡的额定电压，因此无法正常工作),题组设计,解析,答案,考点一电磁感应中的电路问题综合,解决电磁感应中的电路问题的基本思路(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系)，画出等效电路图(3)利用电路规律求解主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解,规律总结,考点一电磁感应中的电路问题综合,1要正确解决图象问题，必须能根据图象的意义把图象反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图象中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断2解决图象问题的基本步骤：(1)明确图象的种类，即是Bt图象还是t图象，或者Et图象、it图象等对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及Ex图象和ix图象(2)分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系,考点二电磁感应中的图象问题,考点阐释,(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式(5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等(6)判断图象(或描绘图象、变换图象或应用图象分析解决问题),考点阐释,考点二电磁感应中的图象问题,题组一图象的选择1.(2015湖北八校二联)如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a.高度为a的正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是(),题组设计,解析,答案,图片显/隐,考点二电磁感应中的图象问题,B,2.(2013高考福建卷)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律(),题组设计,解析,答案,图片显/隐,考点二电磁感应中的图象问题,A,线框进入磁场过程中可能做：(1)匀速运动；(2)减速运动，一直减速或先减速后匀速；(3)加速运动，一直加速或先加速后匀速线框做减速、加速运动时，其加速度都是减小的由此可知A图象反映的规律是不可能的,题组二图象信息应用3(2014高考新课标全国卷)如图甲所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(),题组设计,解析,答案,图片显/隐,考点二电磁感应中的图象问题,C,题组三根据信息画图4(2014高考安徽卷改编)如图甲所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，其方向垂直于倾角为30的斜面向上绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计)，MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m以MN中点O为原点，OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3，在拉力F的作用下，从MN处以恒定速度v1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)g取10m/s2.,(1)金属杆CD在匀速运动中产生的感应电动势EBlv(ld)得E1.5V(D点电势高)得l外1.2m由楞次定律判断D点电势高，故CD两端电势差UCDBl外v,题组设计,解析,图片显/隐,考点二电磁感应中的图象问题,(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x0.8m处电势差UCD；(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式，并在图乙中画出Fx关系图象；(1)1.5V0.6V(2)F12.53.75x(0x2)图见解析,杆受的安培力F安BIl7.53.75x根据平衡条件得FF安mgsinF12.53.75x(0x2)画出的Fx图象如图所示,题组设计,解析,答案,考点二电磁感应中的图象问题,电磁感应中图象类选择题的两个常见解法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正负，以排除错误的选项(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象进行分析和判断,规律总结,考点二电磁感应中的图象问题,1两种状态及处理方法,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,考点阐释,2.力学对象和电学对象的相互关系,考点阐释,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,3能量转化过程的理解(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能(3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能,考点阐释,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,1.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37，宽度为0.5m，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0.2kg，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0.8T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10m/s2，sin370.6)()A2.5m/s1WB5m/s1WC7.5m/s9WD15m/s9W,解析,答案,图片显/隐,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,B,题组设计,2(2015浙江六校联考)如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L0.50m，导轨平面与水平面间夹角37，N、Q间连接一个电阻R5.0，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小B1.0T将一根质量m0.05kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s2.0m已知g10m/s2，sin370.60，cos370.80.求：,题组设计,图片显/隐,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；(2)金属棒达到cd处的速度大小；(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量(1)2.0m/s2(2)2.0m/s(3)0.10J,题组设计,解析,答案,考点三电磁感应中的动力学和能量问题,解决电磁感应动力学及能量问题一般思路(1)电路分析：确定电源，画出等效电路，明确内、外电路，分析电路的串、并联关系(2)受力分析：注意导体棒所受的安培力大小和方向(3)运动分析：对运动过程进行“慢进”式推理分析，应用牛顿第二定律对运动过程中各物理量进行分析(4)能量分析：分析运动过程中各力做功情况，明确能量转化形式(5)规律分析：根据牛顿第二定律，运动学方程，动能定理、能量守恒定律合理组合优化,规律总结,本节课知识综合性较强，题目难度较大，掌握并灵活应用以下几点是本节复习的关键：1电路分析的“三条规律”(1)电流方向或电势高低判断楞次定律或右手定则(3)电路分析与计算闭合电路欧姆定律、串并联电路特点,名师微点拨,2动力学和能量问题中的“两个三”：(2),3图象分析“四明确、一理解”：,电磁感应中“导轨杆”模型【模型概述】对杆在导轨上运动组成的系统，杆在运动中切割磁感线产生感应电动势，并受到安培力的作用改变运动状态最终达到稳定的运动状态，该系统称为“导轨杆”模型【模型分类】1单杆模型：(1)模型特点：导体棒运动感应电动势闭合回路感应电流安培力阻碍棒相对磁场运动,思维建模,(3)解题关键：对棒的受力分析，动能定理应用,思维建模,2.双杆模型：(1)模型特点一杆切割时，分析同单杆类似(2)解题要点：单独分析每一根杆的运动状态及受力情况，建立两杆联系，列方程求解,思维建模,【典例】(2014高考天津卷)如图所示，两根足够