高考物理一轮复习 第十二章第三节 电磁感应规律的综合应用课件 人教版.ppt

第三节电磁感应规律的综合应用 本节目录 基础梳理 自学导引 要点透析 直击高考 考点探究 讲练互动 知能演练 轻巧夺冠 技法提炼 思维升华 电源 内阻 外阻 blv 名师点拨 电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同 前者是由于导体切割磁感线产生的 公式为e blv 其大小可能变化 变化情况可根据其运动情况判断 而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的 二 电磁感应中的图象问题 名师点拨 图象的初始条件 方向与正 负的对应 物理量的变化趋势 物理量的增 减或方向正 负的转折点都是判断图象的关键 blv 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 名师点拨 电磁感应的能量转化符合能量守恒定律 克服安培力做功是把其他形式的能转化为电能 电能最终转化为焦耳热 因此同一方程中 克服安培力做功 转化成的电能及产生的焦耳热不能同时出现 电能 做功 电能 内能 q i2rt 2 常见的一些分析误区 1 不能正确分析感应电动势及感应电流的方向 因产生感应电动势那部分电路为电源部分 故该部分电路中的电流应为电源内部的电流 而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势 2 应用欧姆定律分析求解电路时 没有注意等效电源的内阻对电路的影响 3 对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析 特别是并联在等效电源两端的电压表 其示数应该是路端电压 而不是等效电源的电动势 3 基本方法 1 确定等效电源 2 分析电路结构 画等效电路图 3 利用电路规律求解 二 电磁感应图象问题分析1 图象问题的特点 考查方式比较灵活 有时根据电磁感应现象发生的过程 确定图象的正确与否 有时依据不同的图象 进行综合计算 2 解题关键 弄清初始条件 正 负方向的对应 变化范围 所研究物理量的函数表达式 进出磁场的转折点是解决问题的关键 3 解决图象问题的一般步骤 1 明确图象的种类 即是b t图还是 t图 或者e t图 i t图等 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 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿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 画图象或判断图象 即时应用1 2012 高考新课标全国卷 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t 0到t t1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 解析 选a 线框abcd中电流i大小相同 iab icd 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 三 电磁感应中动力学和能量转化问题分析1 两种状态处理 1 导体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态 处理方法 根据平衡条件合外力等于零列式分析 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分析或结合功能关系分析 2 电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系 3 电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功 把机械能或其他能量转化成电能 感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能 如内能 即 即时应用2 2012 高考山东卷 如图所示 相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为 上端接有定值电阻r 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度为b 将质量为m的导体棒由静止释放 当速度达到v时开始匀速运动 此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力 并保持拉力的功率恒为p 导体棒最终以2v的速度匀速运动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为g 下列选项正确的是 考点1电磁感应中的电路和图象分析 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uab t图象 思路点拨 解此题的关键是分清电源部分和电路结构 并结合电路的串 并联及闭合电路知识分析求解 2 通过分析 可得电路图为 答案 见解析 总结提升 1 判断感应电流和感应电动势的方向 都是利用 相当于电源 的部分根据右手定则或楞次定律判定的 实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势 而内电路则相反 2 在闭合电路中 相当于电源 的导体两端的电压与真实的电源两端的电压一样 等于路端电压 而不等于感应电动势 跟踪训练1 考点2电磁感应中力学与电磁学的综合问题 2012 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l 0 5m 左端接有阻值r 0 3 的电阻 一质量m 0 1kg 电阻r 0 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b 0 4t 棒在水平向右的外力作用下 由静止开始以a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移s 9m时撤去外力 棒继续运动一段距离后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1 q2 2 1 导轨足够长且电阻不计 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻r的电荷量q 2 撤去外力后回路中产生的焦耳热q2 3 外力做的功wf 答案 1 4 5c 2 1 8j 3 5 4j 总结提升 电磁感应中的力学综合问题实质上是力学 电磁学和能量的综合 解此类问题要注意以下三点 1 运动的动态结构如示意图 2 能量转化分析 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 安培力做了多少功 就有多少电能转化为其他形式的能 3 求解思路 若回路中电流恒定 可以利用电路结构及w uit或q i2rt直接进行计算 若电流变化 则 a 利用安培力做的功求解 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 b 利用能量守恒求解 若只有电能与机械能的转化 则机械能的减少量等于产生的电能 跟踪训练2 2011 高考浙江卷 如图甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属 u 形导轨 在 u 形导轨右侧l 0 5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示 在t 0时刻 质量为m 0 1kg的导体棒以v0 1m s的初速度从导轨的左端开始向右运动 导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 0 1 导轨与导体棒单位长度的电阻均为 0 1 m 不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响 取g 10m s2 1 通过计算分析4s内导体棒的运动情况 2 计算4s内回路中电流的大小 并判断电流方向 3 计算4s内回路产生的焦耳热 答案 见解析 范例 20分 如图所示 两条间距l 1m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r 2 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b1 b2 0 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m 0 1kg 长度均为1m的两根金属棒 ab棒电阻为r1 2 cd棒电阻为r2 4 cd棒置于水平导轨上且与导轨垂直 金属棒 导线及导轨接触良好 已知t 0时刻起 cd棒在外力作用下开始水平向右运动 cd棒始终在水平导轨上运动 ab棒受到f 0 75 0 2t n 沿水平向右的力作用 始终处于静止状态且静止时细导线与竖直方向夹角 37 导轨的电阻不计 图中的虚线为绝缘材料制成的固定支架 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 分析并计算说明cd棒在磁场b1中做何种运动 2 t 0时刻起 求1s内通过ab棒的电量q 3 若t 0时刻起 2 s内作用在cd棒上外力做功为w 21 33j 则这段时间内电阻r 上产生的焦耳热qr多大 寻规探法 答题模板 1 ab棒受力平衡 则f f安 mgtan37 2分 f安 b2iabl 1分 0 75 0 2t 0 5 iab 1 0 1 10 0 75得iab 0 4t a 1分 cd棒上电流icd 2ia