广西高三物理高考备考研讨会讲课课件：电磁感应中的综合问题.ppt

以电磁感应为纽带的综合题 1 以产生感应电动势的导体做电源的场路综合 2 载有感应电流的导线的动力学分析 3 电磁感应过程中的能量守恒与转化 定量计算的两种常用模型 1 线框与有界磁场 2 导轨与滑棒 例1 如图所示 匀强磁场的磁感强度b 0 1t 金属棒ad长 0 4m 与框架宽度相同 电阻为r 1 3 框架电阻不计 定值电阻r1 2 r2 1 当ad棒以5m s的速度匀速向左运动时 流过金属棒的感应电流为 a 若图中电容器的电容c 0 3 f 则电容器带电量为 c 1 以产生感应电动势的导体做电源的场路综合 将产生感应电动势的部分等效成电源 并画出等效电路 0 02 2 10 8 1 以产生感应电动势的导体做电源的场路综合 例2 当变阻器滑片向左移动时 a b两点电势哪点高 a b 两点电势哪点高 例3 求ob绕固定于o点的垂直环面的轴以 转动到图示位置时 oc之间的电势差 已知电路由相同导线绕成 半径r 2 载有感应电流的导线的动力学分析 例4 单匝正方形线圈边长为l 从有界磁场上边界h处自由下落 设磁场区域高度为h 则线圈刚进入磁场时如何运动 有时需选导线截面做受力分析图 再现三维取向 例5 如图所示 u形导线框固定在水平面上 右端放有质量为m的金属棒ab ab与导轨间的动摩擦因数为 它们围成的矩形边长分别为l1 l2 回路的总电阻为r 从t 0时刻起 在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场b kt 那么在t为多大时 金属棒开始移动 b a b l1 l2 2 载有感应电流的导线的动力学分析 例6 水平面上固定有平行导轨 磁感应强度为b的匀强磁场方向竖直向下 同种合金做的导体棒ab cd横截面积之比为2 1 长度和导轨的宽均为l ab的质量为m 电阻为r 开始时ab cd都垂直于导轨静止 不计摩擦 给ab一个向右的瞬时冲量i 在以后的运动中 cd的最大速度vm 最大加速度am 产生的电热各是多少 给ab冲量后 ab获得速度向右运动 回路中产生感应电流 cd受安培力作用而加速 ab受安培力而减速 当两者速度相等时 都开始做匀速运动 所以开始时cd的加速度最大 最终cd的速度最大 全过程系统动能的损失都转化为电能 vm 2i 3m cd上产生电热q i2 9m 2 载有感应电流的导线的动力学分析 3 电磁感应过程中的能量转化与守恒 其他形式的能 转化成电能 转化为热能 例7 如图所示 长l1宽l2的矩形线圈电阻为r 处于磁感应强度为b的匀强磁场边缘 线圈与磁感线垂直 求 将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中 拉力f大小 拉力的功率p 拉力做的功w 线圈中产生的电热q 通过线圈某一截面的电荷量q 3 电磁感应过程中的能量转化与守恒 3 电磁感应过程中的能量守恒与转化 例8如图1所示 两根光滑的金属导轨 平行放置在倾角为 斜角上 导轨的左端接有电阻r 导轨自身的电阻可忽路不计 斜面处在一匀强磁场中 磁场方向垂直于斜面向上 质量为m 电阻可不计的金属棒ab 在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑 并上升h高度 如图所示 在这过程中 a 作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于零 b 作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh与电阻r上发出的焦耳热之和 c 恒力f与安培力的合力所作的功等于零 d 恒力f与重力的合力所作的功等于电阻r上发出的焦耳热 ad 例9光滑无电阻导轨立于竖直平面 有一质量为 无电阻的金属棒 沿导轨保持水平并自由下落 以速度 进入高为 的方向水平向里的匀强磁场区域 设 出磁场时速度为 不考虑各种阻力 求在电阻 中产生的焦耳热 r 3 电磁感应过程中的能量守恒与转化 r 例10如图所示 在平行虚线范围内有 高度 方向垂直纸面向里的匀强磁场区域 线框质量 电阻 框面跟纸面平行 边长 原来 边跟磁场下边缘相距为 当用一竖直向上的恒力 提线框 由静止的 位置 向上运动穿过磁场区 最后达 位置 边恰出磁场 线框平面在运动中始终保持在竖直平面内 如果 边刚进入磁场时 恰好做匀速运动 求在上述整个过程中外力做功及线框内产生的焦耳热 63 40 例10解 1 在恒力作用下线框开始向上做加速运动 其加速度为a f mg 200 从线框刚进入磁场便做匀速运动得到f mg bil mg b l v r v fr mgr b l 20m s h v 2 20 2 200 外力做功为 f h h l 63 2 感应电流通过导线框所生热量由焦耳定律可得 i rt blv r h v l v 40 定量计算的两种常用模型 1 线框与有界磁场 例11 如图xoy坐标系y轴左侧和右侧分别有垂直于纸面向外 向里的匀强磁场 磁感应强度均为b 一个围成四分之一圆形的导体环oab 其圆心在原点o 半径为r 开始时在第一象限 从t 0起绕o点以角速度 逆时针匀速转动 试画出环内感应电动势e随时间t而变的函数图象 以顺时针电动势为正 定量计算的两种常用模型 2 导轨与滑棒 例12光滑的u型金属导轨宽度为d 导轨平面与水平面夹角为 底端接一只阻值为r的电阻 如图1所示 放在垂直导轨平面向上的磁感应强度为b的匀强磁场中 一根质量为m的金属杆从图中ab位置滑下时 先作加速运动 再作匀速运动 然后到达底端 现用沿轨道平面垂直于杆的恒力f将金属杆从底端无初速推过距离s到达ab位置 立即撤去此恒力 假如金属杆运动时始终与导轨垂直 不计其余部分电阻 问金属杆从开始上推到滑回底端的全过程中 在回路里产生的电能是多少 用外力f推金属