高中物理 第四章 章末整合课件 粤教版选修32.ppt

专题一 感应电荷量的计算 电磁感应现象中 感应电流一般不是稳恒电流 所以感应电荷量不能直接应用电流的定义式来计算 而是根据这一过程的平均电流来计算 例1 如图4 1所示 平行导轨置于磁感应强度为b的匀强磁场中 方向向里 间距为l 左端电阻为r 其余电阻不计 导轨右端接一电容为c的电容器 现有一长2l的金属棒ab放在导轨上 ab以a为轴以角速度 顺时针转过90 的过程中 通过r的电量为多少 图4 1 解 1 由ab棒以a为轴旋转到b端脱离导轨的过程中 产生的感应电动势一直增大 对c不断充电 同时又与r构成闭合回路 ab产生感应电动势的平均值 专题二 电磁感应的电路问题 1 基本方法 1 确定电源 先判断产生电磁感应现象的那一部分导体 该部分导体可视为等效电源 2 分析电路结构 画等效电路图 3 利用电路规律求解 主要有欧姆定律 串并联规律等 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 2 应用欧姆定律分析求解电路时 不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 其示数应该是外电压 而不是等效电源的电动势 例2 航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处由东向西飞行 相对地面速度大约6 5 103m s 从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星 携带一根长20km 电阻为800 的金属悬绳 使这根悬绳与地磁场垂直 做切割磁感线运动 假定这一范围内的地磁场是 均匀的 磁感应强度为4 10 5 t 且认为悬绳上各点的切割速度和 航天飞机的速度相同 根据理论设计 通过电离层 由等离子体组成 的作用 悬绳可以产生约3a的感应电流 试求 1 金属悬绳中产生的感应电动势 2 悬绳两端的电压 3 航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能 已知地球半径为6400km 解 将飞机下金属悬绳切割磁感线产生感应电动势看作电源模型 当它通过电离层放电可看作直流电路模型 如图4 2所示 图4 2 1 金属绳产生的电动势 专题三 电磁感应中的图象问题 1 基本方法 1 看清横 纵坐标表示的物理量 2 理解图象的物理意义 3 画出对应的物理图象 常采用分段法 数学法处理 2 分析要点 1 定性或定量地表示出所研究问题的函数关系 2 注意横 纵坐标表达的物理量 以及各物理量的单位 3 注意在图象中e i b等物理量的方向是通过正负值来反映 故确定大小变化的同时 还应确定方向的变化情况 例3 如图4 3甲所示区域 图中直角坐标系xoy的一 三象限 内有匀强磁场 磁感应强度方向垂直于图面向里 大小为b 半径为l 圆心角为60 的扇形导线框opq以角速度 绕o点在图面内沿逆时针方向匀速转动 导线框回路电阻为r 图4 3 1 求线框中感应电流的最大值i0和感应电流的频率f 2 在图乙中画出线框转一周的时间内感应电流i随时间t变化的图象 规定在图甲中线框的位置相应的时刻为t 0 图4 4 专题四 电磁感应中的力学问题 1 基本方法 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 2 求出回路的电流强度 3 分析研究导体受力情况 包括安培力 用左手定则确定其方向 4 列平衡方程或动力学方程求解 2 解决电磁感应现象中力学问题的技巧 1 对立体空间进行受力分析时 应把立体图转化为平面图 使物体 导体 所受的各力尽可能在同一平面图内 以便正确对力进行分解与合成 利用物体的平衡条件和牛顿运动定律列式求解 2 对于非匀变速运动最值问题的分析 注意应用加速度为 零 速度达到最值的特点 3 滑轨问题 例4 双选 两根相距为l的足够长的金属直角导轨如图4 5所示放置 它们各有一边在同一水平面内 另一边垂直于水平面 质量均为m的金属细杆ab cd与导轨垂直接触形成闭合回路 杆与导轨之间的动摩擦因数为 导轨电阻不计 回路总电阻为2r 整个装置处于磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 当ab杆在平行于水平导轨的拉力f作用下以速度v1沿导轨匀速运动时 cd杆也正好以速率 v2向下匀速运动 重力加速度为g 以下说法正确的是 图4 5 ab杆 cd杆的受力分析如图4 6所示 图4 6 答案 ad 专题五 电磁感应的能量问题 1 基本方法 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 2 画出等效电路 求出回路中电阻消耗电功率表达式 3 分析导体机械能的变化 用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程 即能量守恒方程 2 利用功能关系建立议程 1 重力做的正功等于重力势能的减少 克服重力做的功等 于重力势能的增加 2 安培力做功的绝对值 等于电能转化的量值 安培力做多少功 就有多少电能转化为其他形式的能 在动生电动势的情况下 克服安培力做了多少功 就有多少机械能转化为电能 3 合外力的功等于物体动能的变化 即动能定理 4 其他力 除重力与弹力 的功等于物体机械能的变化 即 功能原理 例5 双选 在如图4 7所示的倾角为 的光滑斜面上 存在着两个磁感应强度大小为b的匀强磁场 区域 的磁场方向垂直斜面向上 区域 的磁场方向垂直斜面向下 磁场的宽度均为l 一个质量为m 电阻为r 边长也为l的正方形导线框 由静止开始沿斜面下滑 当ab边刚越过gh进入磁场 区时 恰好以速度v1做匀速直线运动 当ab边下滑到jp与mn的中间位置时 线框又恰好以速度v2做匀速直线运动 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 线框的动能变化量为 ek 重力对线框做功大小为w1 安培力对线框做功大小为w2 下列说法中正确的有 图4 7 a 在下滑过程中 由于重力做正功 所以有v2 v1 b 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 机 械能守恒 c 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程 有 w1 ek 机械能转化为电能 d 从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中 线 框动能的变化量大小为 ek w1 w2 解析 当线框的ab边进入gh后匀速运动到进入jp为止 ab进入jp后回路感应电动势增大 感应电流增大 因此所受安培力增大 安培力阻碍线框下滑 因此ab进入jp后开始做减速运动 使感应电动势和感应电流均减小 安培力又减小 当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsin 相等时 以速度v2做匀速运动 因此v2 v1 a错 由于有安培力做功 机械能不守恒 b错 线框克服安培力做功 将机械能转化为电能 克服安培力做了多少功 就有多少机械能转化为电能 由动能定理得w1 w2 ek w2 w1 ek 故c d正确 答案 cd 1 2011年广东卷 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 线圈平面与磁场方向垂直 关于线圈中产生的感应电动 势和感应电流 下列表述正确的是 c a 感应电动势的大小与线圈的匝数无关b 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大c 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大d 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 2 双选 2011年山东卷 如图4 8所示 两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计 两质量 长度均相同的导体棒c d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处 磁场宽为3h 方向与导轨平面垂直 先由静止释放c c刚进入磁场即匀速运动 此时再由静止释放d 两导体棒与导轨始终保持良好接触 用ac表示c的加速度 ekd表示d的动能 xc xd分别 表示c d相对释放点的位移 则以下四个图象中正确的是 图4 8 答案 bd 3 2010年广东卷 如图4 9所示 平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域 细金属棒pq沿导轨从mn处匀速运动到m n 的过程中 棒上感应电动势e随时间t变化的图示 可 能正确的是 图4 9 解析 导线做匀速直线运动切割磁感线时 e blv 是常 数 开始没有切割 就没有电动势 最后一段也没有切割 答案 a 4 2010年海南卷 一金属圆环水平固定放置 现将一竖直的条形磁铁 在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放 在条形 磁铁穿过圆环的过程中 条形磁铁与圆环 d a 始终互相吸引b 始终互相排斥c 先相互吸引 后相互排斥d 先相互排斥 后相互吸引解析 由楞次定律可知 当条形磁铁靠近圆环时 感应电流阻碍其靠近 是排斥力 当磁铁穿过圆环远离时 感应电流阻碍其远离 是引力 5 2010年江苏卷 一矩形线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场方向垂直 先保持线框的面积不变 将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍 接着保持增大后的磁感应强度不变 在1s时间内 再将线框的面积均匀地减小到原来的 一半 先后两个过程中 线框中感应电动势的比值为 a 12 b 1 c 2 d 4 b 6 双选 2010全国卷i 某地的地磁场感应强度的竖直分量方向向下 大小为4 5 10 5t 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100m 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为2m s 下列说法 正确的是 bd a 电压表记录的电压为5mvb 电压表记录的电压为9mvc 河南岸的电势较高d 河北岸的电势较高 7 2009年广东卷