高考物理复习 高效学习方略 章末总结9 电磁感应课件.ppt

一 等效转化思想解决电磁感应电路问题 1 金属棒在导轨上运动时r1的最大功率 2 金属棒在导轨上运动从x 0到x 3m的过程中通过金属棒ab的电荷量 3 金属棒在导轨上运动从x 0到x 3m的过程中外力必须做多少功 规律方法 解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来变换物理模型 即把电磁感应的问题等效或转换成恒定直流电路 把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路 感应电动势的大小相当于电源电动势 其余部分相当于外电路 并画出等效电路图 此时 处理问题的方法与闭合电路求解基本一致 唯一要注意的是电磁感应现象中 有时导体两端有电压 但没有电流流过 这类似电源两端有电势差但没有接入电路时 电流为零 二 临界 极值思想求解 稳定速度 电磁感应中的临界问题往往出现在稳定速度的求解上 稳定速度 临界速度 的临界点一是物体受力平衡 另一个是能量转化达到平衡 例2 如图所示 在竖直向下的磁感应强度为b的匀强磁场中 有两根水平放置相距为l且足够长的平行金属导轨ab cd 在导轨的ac间连接一阻值为r的电阻 一根垂直于导轨放置的金属棒ab的质量为m 导轨和金属棒的电阻不计 金属棒与导轨间动摩擦因数为 若用恒力f沿水平向右拉棒使其运动 求金属棒的最大速度 解析ab棒受恒力f作用向右加速运动产生感应电流 电流在磁场中受安培力f安作用 如图所示 随v e i f安 f合 a 金属棒所受合力为零时 加速度为零 速度最大 根据平衡条件有 f f安 ff 0 一 感应电流方向的判断1 基本方法 1 导体切割磁感线产生的感应电流直接用右手定则判定 2 磁通量变化产生的感应电流用楞次定律判定 对楞次定律的应用可以记住以下结论 阻碍原磁通量的变化 阻碍相对运动 可理解为 来拒去留 使线圈面积有扩大或缩小的趋势 在自感现象中阻碍原电流的变化 2 注意问题 1 电磁感应的结果有多种可能 如为了阻碍线圈中的磁通量变化 其结果可能使线圈 远离 或 靠近 可能使线圈面积 缩小 或 扩大 也可能使线圈旋转 也可能多种结果同时存在 2 要区分安培定则 右手定则和左手定则的使用 例1 如图所示 在磁感应强度大小为b 方向竖直向上的匀强磁场中 有一质量为m 阻值为r的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在o点 并可绕o点摆动 金属线框从右侧某一位置静止开始释放 在摆动到左侧最高点的过程中 细杆和金属线框平面始终处于同一平面 且垂直纸面 则线框中感应电流的方向是 a a b c d ab d c b a dc 先是d c b a d 后是a b c d ad 先是a b c d a 后是d c b a d解析b由楞次定律 一开始磁通量减小 后来磁通量增大 由 增反减同 可知电流方向是d c b a d 2 注意问题在分析电磁感应中的电路问题时 要注意全面分析电路中的电动势 1 有些双棒问题中 两棒均切割磁感线产生感应电动势 此时应充分考虑这两个电动势 将它们求和 同向时 或求差 反向时 2 有些题目中虽有一根棒切割磁感线 但同时磁场也正在发生变化 此时电路中也有两个电动势 一个动生电动势 一个感生电动势 应求和 同向时 或求差 反向时 例2 2011 浙江理综 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 型轨导 在 u 型导轨右侧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 1 导体棒向前做匀减速运动 在1s以后一直保持静止 2 0 2a 电流方向是顺时针方向 3 0 04j 三 电磁感应与能量知识的综合1 电磁感应现象的实质是产生了感应电动势 若电路闭合则产生感应电流 电磁感应现象中出现的电能 一定是由其他形式的能转化而来的 2 分析时 应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律 因能量转化必须通过做功来实现 为此 应分析清楚有哪些力做了功 就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化 1 重力做功 就有机械能 重力势能 参与转化 2 安培力做负功就将有其他形式的能转化为电能 安培力做正功将有电能转化为其他形式的能 3 最后利用能量守恒定律列方程求解 例3 2011 天津理综 如图所示 两根足够长的光滑金属导轨mn pq间距为l 0 5m 其电阻不计 两导轨及其构成的平面均与水平面成30 角 完全相同的两金属棒ab cd分别垂直导轨放置 每棒两端都与导轨始终有良好接触 已知两棒的质量均为0 02kg 电阻均为r 0 1 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 磁感应强度为b 0 2t 棒ab在平行于导轨向上的力f作用下 沿导轨向上匀速运动 而棒cd恰好能保持静止 取g 10m s2 问 1 通过cd棒的电流i是多少 方向如何 2 棒ab受到的力f多大 3 棒cd每产生q 0 1j的热量 力f做的功w是多少 解析 1 棒cd受到的安培力fcd ilb 棒cd在共点力作用下平衡 则fcd mgsin30 由 式代入数据解得i 1a 方向由右手定则可知由d到c 2 棒ab与棒cd受到的安培力大小相等fab fcd对棒ab由共点力平衡有f mgsin30 ilb 代入数据解得f 0 2n 3 设在时间t内棒cd产生q 0 1j热量 由焦耳定律可知q i2rt 设ab棒匀速运动的速度大小为v 则产生的感应电动势e blv 四 电磁感应与力电知识的综合1 解决这类问题 首先要明确两个研究对象 1 电学对象 电源 电动势方向 大小 内电阻 和电路的结构 串 并联关系 2 力学对象 导体棒或线圈 并对其运动情况 受力情况进行分析 分析过程一般为 导体受力 运动变化 感应电动势变化 感应电流变化 安培力变化 合外力变化 加速度变化 速度变化 感应电动势变化 这种变化相互联系 相互影响 当a 0时受力平衡合力为零 速度达到一稳定值 2 分析完成后结合法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 牛顿运动定律 动能定理 能量守恒定律等定律 定理列式求解 例4 2011 上海理综 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