2014年新课标高考总复习人教物理选修3-2电磁感应.ppt

一、电磁感应中的电路问题1内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的，其余部分是,第3单元电磁感应规律的综合应用,电源,内电阻,外电阻,2电源电动势和路端电压,二、电磁感应中的图象问题,三、电磁感应中的动力学问题2安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合，先用确定感应电流方向，再用判断感应电流所受安培力方向(2)用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向3分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受力分析)4根据平衡条件或牛顿第二定律列方程,右手定则,左手定则,相反,四、电磁感应中的能量转化1电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为2感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力，将其他形式的能转化为，电流做功再将电能转化为3电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为.,电能,做功,电能,内能,QI2Rt,1如图所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为(),答案：B,2如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动杆ef及线框中导线的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则()Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀减速向右运动，最后停止Cef将匀速向右运动Def将往返运动,答案：A,3如图所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为L，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小分别为B、2B.边长为L的正方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应电流逆时针方向为正，则感应电流i随时间t变化的图象是(),解析：利用右手定则判断感应电流的方向，首先为顺时针，A错；当进入2B区域时，右边框切割磁感线，感应电流方向为顺时针，左边框切割磁感线，感应电流方向为逆时针，两者反接总感应电流方向为顺时针，B、C错；当线框出磁场时，线框的左边切割磁感线，电流为逆时针方向，且电流大小应为原来的2倍，故D正确答案：D,4如图所示，在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合线框abcd，其边长为l，质量为m，金属线框与水平面的动摩擦因数为.虚线框abcd内有一匀强磁场，磁场方向竖直向下开始时金属线框的ab边与磁场的dc边重合现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域，运动一段时间后停止，此时金属线框的dc边与磁场区域的dc边距离为l.在这个过程中，金属线框产生的焦耳热为(),答案：D,要点一电磁感应中电路问题1问题归类,2.解决电磁感应电路问题的基本步骤(1)“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出E的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向从而确定电源正负极，明确内阻r.(2)“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路图,(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？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价思路点拨解此题可按以下思路(1)根据法拉第电磁感应定律求电动势(2)把进入磁场的辐条看成电源，画出等效电路图，分析电势差Uab.,自主解答(1)金属条ab在磁场中切割磁感线时，所构成的回路的磁通量变化设经过时间t，磁通量变化量为，由法拉第电磁感应定律,(2)通过分析，可得电路图为,(4)“闪烁”装置不能正常工作(金属条的感应电动势只有4.9102V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法工作)B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；增大，E增大，但有限度；增大，E不变答案(1)4.9102V方向ba(2)、(3)、(4)见自主解答,1用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示当磁场以10T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是()AUab0.1VBUab0.1VCUab0.2VDUab0.2V,答案：B,要点二电磁感应中图象问题,例2(2012年高考课标卷)如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在t0到tt1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是(),思路点拨解此题的关键是搞清“感应电流顺时针”、“安培力合力先向左后向右”的条件自主解答线框abcd中电流I大小相同，IabIcd，而ab边与直线电流i之间的作用力大于cd边与直线电流i之间的作用力，且直线电流之间同向相吸，异向相斥依据楞次定律，当直导线中i向上且均匀减小时，线框中产生adcba方向的电流且恒定，此时线框受力向左；当直导线中电流i向下且增加时，线框中依然产生adcba方向的电流且恒定，此时线框受力向右则可以判断A图正确答案A,2(2013年安徽六校联考)图中ad所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是()A图a中回路产生的感应电动势恒定不变B图b中回路产生的感应电动势一直在变大C图c中回路在0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势D图d中回路产生的感应电动势先变小再变大,答案：D,要点三电磁感应中的动力学和能量综合1安培力对导体棒运动的两种作用(1)导体棒由于通电而运动时，安培力是动力(2)由于导体棒的运动而产生感应电流，则磁场对导体棒的安培力为阻力2导体棒两种状态的处理方法(1)导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件列方程求解(2)导体处于非平衡态加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析,3电磁感应现象中能量的三种计算方法：(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算,例3(20分)(2013年温州八校联考)如图所示，两条间距L1m的光滑金属导轨制成的斜面和水平面，斜面的中间用阻值为R2的电阻连接，在水平导轨区域和斜面导轨及其右侧区域内分别有竖直向下和竖直向上的匀强磁场B1和B2，且B1B20.5T在斜面的顶端e、f两点分别用等长轻质柔软细导线连接ab.ab和cd是质量均为m0.1kg，长度均为1m的两根金属棒，ab棒电阻为r12，cd棒电阻为r24，cd棒置于水平导轨上且与导轨垂,画图寻法(1)以cd棒为电源画出等效电路图(图a)(2)以ab棒为研究对象转化为侧面图受力分析如图(b)所示规范解答(1)ab棒受力平衡，则FF安mgtan37(2分)F安B2IabL(1分)0750.2t0.5Iab10.1100.75得Iab0.4t(A)(1分)cd棒上电流,答案(1)做初速度为零，加速度为8m/s2的匀加速直线运动(2)0.2C(3)0.853J,3(2012年高考天津卷)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5m，左端接有阻值R0.3的电阻一质量m0.1kg，电阻r0.1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9m时撤去外力，棒继