优化探究高考物理一轮复习 10.3电磁感应规律的综合应用课件.ppt

想一想 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于纸面向里的匀强磁场中 如图所示 在磁场以10t s的变化率增强时 1 线圈中产生的感应电动势是多少 2 a b两端电势差是多大 哪端电势高 第3单元电磁感应规律的综合应用 基础探究 电磁感应中的电路问题 填一填 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 2 电源电动势和路端电压 电源 外电阻 内电阻 blv 想一想 圆形导线框固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂直 规定磁场的正方向垂直纸面向里 磁感应强度b随时间变化的规律如图所示 1 若规定顺时针方向为感应电流i的正方向 请画出i t图象 2 在i t图象中的 面积 代表什么含义 电磁感应中的图象问题 填一填 想一想 如图所示 两光滑倾斜导轨与水平面的夹角为 磁场垂直于导轨所在平面向上 一导体棒静止释放 1 导体棒下滑过程中受几个力的作用 2 若导轨足够长 导体棒最终做什么运动 3 运动过程中有哪些能量转化 提示 1 受重力 导轨的支持力 安培力三个力作用 2 匀速直线运动 3 重力势能减少转化为动能和电能 电磁感应中的力学综合问题 2 安培力的方向判断 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 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 blv 右手定则 左手定则 相反 2 电磁感应中的能量转化问题 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 q i2rt 答案 b 解析 金属棒pq进入磁场前和出磁场后 不产生感应电动势 而在磁场中 由于匀速运动产生的感应电动势不变 故正确选项为a 答案 a 3 如图所示 一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落 穿过一根竖直悬挂的条形磁铁 铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合 若取磁铁中心o为坐标原点 建立竖直向下为正方向的x轴 则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是 解析 条形磁铁的磁感线分布示意图如图所示 铜环由静止开始下落过程中磁通量的变化率是非均匀变化的 故环中产生的感应电动势 环中的感应电流也是非均匀变化的 a错误 在关于o点对称的位置磁场分布对称 但环的速率是增大的 则环在o点下方的电流最大值大于在o点上方电流的最大值 故c错误 由于磁通量在o点上方是向上增大而在o点下方是向上减小的 故环中电流方向在经过o点时发生改变 d错误 可知b选项正确 答案 b 互动探究 1 在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势 该导体或回路就相当于电源 在此电源内部电流方向与电势有什么关系 2 把切割磁感线的导体棒接入电路 并联在导体棒两端的电压表测量的是电源电动势吗 核心突破 1 对电磁感应中电源的理解 1 电源的正负极 感应电流的方向 电势的高低 电容器极板带电问题 可用右手定则或楞次定律判定 电磁感应中的电路问题 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 3 解题的基本方法 1 确定电源 先判断产生电磁感应现象的是哪一部分导体 该部分导体可视为电源 2 分析电路结构 画等效电路图 3 利用电路规律求解 主要有欧姆定律 串并联规律等 典例1 如图 a 所示 水平放置的两根平行金属导轨 间距l 0 3m 导轨左端连接r 0 6 的电阻 区域abcd内存在垂直于导轨平面b 0 6t的匀强磁场 磁场区域宽d 0 2m 细金属棒a1和a2用长为2d 0 4m的轻质绝缘杆连接 放置在导轨平面上 并与导轨垂直 每根金属棒在导轨间的电阻均为r 0 3 导轨电阻不计 使金属棒以恒定速度v 1 0m s沿导轨向右穿越磁场 计算从金属棒a1进入磁场 t 0 到a2离开磁场的时间内 不同时间段通过电阻r的电流强度 并在图 b 中画出 思路探究 分析细金属棒运动过程中的电流及电路结构 1 细金属棒a1切割磁感线的时间 2 金属棒a1切割时 电流是 和电阻是并联关系 3 细金属棒a2切割时 电流是 和电阻是并联关系 4 双棒都不切割磁感线的时间 答案 见解析 核心突破 1 图象问题的求解类型 电磁感应中的图象问题 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图象还是 t图象 或者e t图象 i t图象等 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 特别提醒 对于图象问题 应做 三看 三明确 即 1 看轴 看清变量 2 看线 看图线的形状 3 看点 看特殊点和转折点 4 明确图象斜率的物理意义 5 明确截距的物理意义 6 明确 的含义 典例2 2013年高考新课标全国卷 如图 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 思路探究 1 利用公式e blv计算时 l的意义是什么 该题中如何确定l的大小 2 该题中随mn的移动 总电阻如何随时间变化 答案 a 2 2013年高考浙江理综 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区 刷卡器中有检测线圈 当以速度v0刷卡时 在线圈中产生感应电动势 其e t关系如图所示 如果只将刷卡速度改为 线圈中的e t关系图可能是 解析 刷卡速度改为原来一半时 磁卡通过检测线圈的时间即有感应电动势产生的时间变为原来的2倍 可知a b错误 由e blv知当只减小v时 磁卡与检测线圈在相同的相对位置处产生的感应电动势也减小 故c错误 d正确 答案 d 互动探究 1 导体棒由于通电而运动 导体棒所受安培力是阻力还是动力 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是阻力还是动力 2 电磁感应现象中 是怎样实现其它形式的能向电能转化的 核心突破 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 电磁感应中的动力学和能量问题 2 两种状态及处理方法 3 力学对象和电学对象的相互关系 4 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 典例3 2014年江西南昌模拟 如图所示 op1q1与op2q2是位于同一水平面上的两根金属导轨 处在沿竖直方向的匀强磁场中 磁感应强度为b 长度相等的导轨op1段与op2段相互垂直 交于o点 导轨的p1q1与p2q2段相互平行 相距为2b 一根质量为m的金属杆 在t 0时从o点出发 在外力作用下以恒定的速度v沿导轨向右滑动 在滑动的过程中 杆速度的方向始终保持与导轨的平行段相平行 且与op1成45 夹角 杆与导轨有良好的接触 假定导轨与金属杆有电阻 且每单位长度的电阻都是r 不计金属杆与导轨之间的摩擦 求 思路点拨 解此题的关键有两点 1 明确电源及电路结构 2 分析受力 做功及能量转化 3 2014年西安高三十校联考 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s 1 15m 两导轨间距l 0 75m 导轨与水平面的倾角为30 导轨上端ab接一阻值r 1 5 的电阻 磁感应强度b 0 8t的匀强磁场垂直导轨平面向上 阻值r 0 5 质量m 0 2kg的金属棒与导轨垂直且接触良好 从导轨上端ab处由静止开始下滑至底端 在此过程中金属棒产生的焦耳热qr 0 1j 取g 10m s2 求 1 金属棒在此过程中克服安培力做的功w安 2 金属棒下滑过程中速度v 2m s