高考物理一轮总复习第九章电磁感应第28讲电磁感应定律的综合应用课件

电磁感应 第九章 第28讲电磁感应定律的综合应用 栏目导航 1 电磁感应中的电路问题在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生 该导体或回路相当于 因此 电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起 考点电路问题动力学问题 感应电动势 电源 解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法如下 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律 右手定则 确定感应电动势的 和 2 画等效电路图 3 运用闭合电路欧姆定律 串并联电路的规律 电功率等公式联立求解 2 电磁感应中的动力学问题 1 导体棒的两种运动状态 平衡状态 导体棒处于静止状态或匀速直线运动状态 加速度为 非平衡状态 导体棒的加速度不为零 大小 方向 零 速度v 电源 变减速 1 电磁感应中的电路问题 如图所示 用均匀导线做成的正方形线框边长为0 2m 正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中 当磁场以每秒10T的变化率增加时 线框中a b两点电势差 A Uab 0 1VB Uab 0 1VC Uab 0 2VD Uab 0 2V D 2 电磁感应中的电路问题 如图所示 粗细均匀 电阻为r的金属圆环放在图示的匀强磁场中 磁感应强度为B 圆环直径为l 长为l 电阻为r 2的金属棒ab放在圆环上 以速度v0向左运动 当棒ab运动到图示虚线位置时 金属棒两端的电势差为 A 0B Blv0C Blv0 2D Blv0 3 D AD 1 电磁感应中的电路问题分类 1 以部分电路欧姆定律为中心 包括六个基本物理量 电压 电流 电阻 电功 电功率 电热 三条定律 部分电路欧姆定律 电阻定律和焦耳定律 以及若干基本规律 串 并联电路特点等 2 以闭合电路欧姆定律为中心 讨论电动势概念 闭合电路中的电流 路端电压以及闭合电路中能量的转化 一电磁感应中的电路问题 2 应用闭合电路欧姆定律求电流时 应特别注意等效电源的内阻对电路的影响 3 对电磁感应电源的理解 1 电源的正负极可用右手定则或楞次定律判定 要特别注意应用 在内电路中电流由负极到正极 这一规律进行判定 2 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 2 识别电路结构 画出等效电路分析电路结构 即分清等效电源和外电路及外电路的串并联关系 判断等效电源的正负极或电势的高低等 3 利用电路规律求解一般是综合应用欧姆定律 串并联电路特点 电容器充电及放电特点 电功和电功率的知识 法拉第电磁感应定律等列方程求解 例1 2017 甘肃兰州质检 半径为a的圆形区域内有均匀磁场 磁感应强度为B 0 2T 磁场方向垂直纸面向里 半径为b的金属圆环与磁场同心地放置 磁场与环面垂直 其中a 0 4m b 0 6m 金属环上分别接有灯L1 L2 两灯的电阻均为R 2 一金属棒MN与金属环接触良好 棒与环的电阻均忽略不计 思维导引 棒滑过圆环直径OO 的瞬时 金属棒的有效长度是多大 感应电动势如何计算 电路结构是怎样的 将右面的半圆环翻转90 后 产生感应电动势的有效面积是多大 感应电动势如何计算 电路结构是怎样的 电磁感应现象中产生的感应电流在磁场中受到安培力的作用 从而影响导体棒 或线圈 的受力情况和运动情况 1 两种状态及处理方法 二电磁感应中的动力学问题 2 力学对象和电学对象的相互关系 四步法 分析电磁感应中的动力学问题解决电磁感应中动力学问题的一般思路是 先电后力 具体思路如下 例2 2017 河北保定模拟 如图所示 固定的光滑金属导轨间距为L 导轨电阻不计 上端a b间接有阻值为R的电阻 导轨平面与水平面的夹角为 且处在磁感应强度大小为B 方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 质量为m 电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上 初始时刻 弹簧恰处于自然长度 导体棒具有沿轨道向上的初速度v0 整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触 弹簧的中心轴线与导轨平行 1 求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向 2 当导体棒第一次回到初始位置时 速度变为v 求此时导体棒的加速度大小a 三电磁感应中的能量问题 3 解决电磁感应现象中能量问题的一般步骤 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 2 分析清楚有哪些力做功 就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化 3 根据能量守恒列方程求解 例3 2014 江苏卷 如图所示 在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨 导轨间距为L 长为3d 导轨平面与水平面的夹角为 在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为B 方向与导轨平面垂直 质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放 在滑上涂层之前已经做匀速运动 并一直匀速滑到导轨底端 导体棒始终与导轨垂直 且仅与涂层间有摩擦 接在两导轨间的电阻为R 其他部分的电阻均不计 重力加速度为g 求 1 导体棒与涂层间的动摩擦因数 2 导体棒匀速运动的速度大小v 3 整个运动过程中 电阻产生的焦耳热Q 1 2017 河南安阳一模 如图所示 两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置 间距为l 1m cd间 de间 cf间分别接着阻值R 10 的电阻 一阻值R 10 的导体棒ab以速度v 4m s匀速向左运动 导体棒与导轨接触良好 导轨所在平面存在磁感应强度大小B 0 5T 方向竖直向下的匀强磁场 下列说法中正确的是 A 导体棒ab中电流的流向为由b到aB cd两端的电压为1VC de两端的电压为1VD fe两端的电压为3V B 2 2013 天津卷 如图所示 纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ab边长大于bc边长 置于垂直纸面向里 边界为MN的匀强磁场外 线框两次匀速地完全进入磁场 两次速度大小相同 方向均垂直于MN 第一次ab边平行MN进入磁场 线框上产生的热量为Q1 通过线框导体横截面的电荷量为q1 第二次bc边平行MN进入磁场 线框上产生的热量为Q2 通过线框导体横截面的电荷量为q2 则 A Q1 Q2 q1 q2B Q1 Q2 q1 q2C Q1 Q2 q1 q2D Q1 Q2 q1 q2 A 3 多选 2017 湖南长沙模拟 如图所示 正方形金属线圈abcd平放在粗糙水平传送带上 被电动机带动一起以速度v匀速运动 线圈边长为L 电阻为R 质量为m 有一边界长度为2L的正方形磁场垂直于传送带 磁感应强度为B 线圈穿过磁场区域的过程中速度不变 下列说法中正确的是 AD 例1 2015 上海高考 14分 如图甲 两相距L 0 5m的平行金属导轨固定于水平面上 导轨左端与阻值R 2 的电阻连接 导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场 质量m 0 2kg的金属杆垂直置于导轨上 与导轨接触良好 导轨与金属杆的电阻可忽略 杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动 并始终与导轨垂直 其v t图象如图乙所示 在15s时撤去拉力 同时使磁场随时间变化 从而保持杆中电流为0 求 1 金属杆所受拉力的大小F 2 0 15s内匀强磁场的磁感应强度大小B0 3 15 20s内磁感应强度随时间的变化规律 答题送检 来自阅卷名师报告 1 多选 2017 浙江宁波调研 如图所示 两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中 磁场垂直导轨所在平面 金属棒ab可沿导轨自由滑动 导轨一端跨接一个定值电阻R 导轨电阻不计 现将金属棒沿导轨由静止向右拉 若保持拉力恒定 经时间t1后速度为v 加速度为a1 最终以速度2v做匀速运动 若保持拉力的功率恒定 经时间t2后速度为v 加速度为a2 最终也以速度2v做匀速运动 则 A t2 t1B t2 t1C a2 2a1D a2 3a1 BD ABC 3 2016 安徽合肥质检 如图甲所示 平行长直导轨MN PQ水平放置 两导轨间距L 0 5m 导轨左端M P间接有一阻值R 0 2 的定值电阻 导体棒ab质量m 0 1kg 与导轨间的动摩擦因数 0 1 导体棒垂直于导轨放在距离左端为d 1 0m处 导轨和导体棒始终接触良好 电阻均忽略不计 整个装置处在范围足够大的匀强磁场中 t 0时刻 磁场方向竖直向下 此后 磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示 不计感应电流磁场的影响 取重力加速度g 10m s2 1 求t 0时棒所受到的安培力F0 2 分析前3s时间内导体棒的运动情况并求前3s内棒所受的摩擦力f随时间t变化的关系式 3 若t 3s时 突然使ab棒获得向右的速度v0 8m s 同时垂直棒施加一方向水平 大小可变化的外力F 使ab棒的加速度大小恒为a 4m s2 方向向左 求从t 3s到t 4s的时间内通过电阻的电荷量q 2 棒与轨道间的最大静摩擦力fm mg 0 1 0 1 10N 0 1N F0 0