高考物理二轮复习 专题十 电磁感应问题的综合分析专题突破课件.ppt

专题十电磁感应问题的综合分析 栏目索引 知识方法聚焦 知识回扣 知识方法聚焦 规律方法 接着进行 运动状态 的分析 根据力和运动的关系 判断出正确的运动模型 最后是 能量 的分析 寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中 其能量转化和守恒的关系 热点考向例析 考向1楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用 a 通过电阻r的电流是交变电流b 感应电流的大小保持不变c 电阻r两端的电压为6vd c点的电势为4 8v 解析根据楞次定律可知 0到1秒内 电流从c流过r到a 在1秒到2秒内 电流从a流过r到c 因此电流为交流电 故a正确 计算知感应电流的大小恒为1 2a 电阻r两端的电压u ir 1 2 4v 4 8v 故b正确 c错误 当螺线管左端是正极时 c点的电势才为4 8v 当右端是正极时 则c点电势为 4 8v 故d错误 答案ab 1 法拉第电磁感应定律常有两种特殊情况 即其中是b t图象中图线的斜率 若斜率不变则感应电动势是恒定不变的 2 楞次定律中的 阻碍 有三层含义 阻碍磁通量的变化 阻碍物体间的相对运动 阻碍原电流的变化 要注意灵活应用 以题说法 针对训练1如图3所示 在边长为a的正方形区域内有匀强磁场 磁感应强度为b 其方向垂直纸面向外 一个边长也为a的单匝正方形导线框架efgh正好与上述磁场区域的边界重合 导线框的电阻为r 现使导线框以周期t绕其中心o点在纸面内匀速转动 经过导线框转到图中虚线位置 则在这时间内 图3 双选 a 顺时针方向转动时 感应电流方向为e f g h eb 平均感应电动势大小等于c 平均感应电动势大小等于d 通过导线框横截面的电荷量为 解析由线框的磁通量变小可以判断出感应电流的方向为 e h g f e 故a错误 根据几何关系知面积的变化 s 3 a2 平均感应电动势故b错误 c正确 通过导线框横截面的电荷量故d正确 答案cd 热点考向例析 考向2电磁感应图象问题的分析 图4 解析由题图 b 可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的 所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的 则线圈ab中的电流是均匀变化的 故选项a b d错误 选项c正确 答案c 对于电磁感应图象问题的分析要注意以下三个方面 1 注意初始时刻的特征 如初始时刻感应电流是否为零 感应电流的方向如何 以题说法 2 注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段 这几个阶段是否和图象变化相对应 3 注意观察图象的变化趋势 看图象斜率的大小 图象的曲直是否和物理过程对应 以题说法 针对训练2如图5所示 一个 形光滑导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为b的匀强磁场中 ab是与导轨材料 粗细程度相同的导体棒 导体棒与导轨接触良好 在拉力作用下 导体棒以恒定速度v向右运动 以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点 则回路中感应电动势e 感应电流i 导体棒所受拉力的功率p和回路中产生的焦耳热q随时间变化的图象中正确的是 图5 双选 解析设 形导轨的角度为 则经时间t 产生的感应电动势e blv b vttan v bv2ttan 可知感应电动势与时间成正比 a正确 设单位长度的该导体电阻为r 则经时间t 回路总电阻r vt vttan r 因此回路中的电流i 为常量 与时间无关 图象为一条水平直线 b错误 答案ac 由于匀速运动 拉力的功率等于产生焦耳热的功率 p i2r 由于i恒定不变 而r与时间成正比 因此功率p与时间成正比 是一条倾斜的直线 c正确 而产生的热量q pt 这样q与时间的平方成正比 图象为一条曲线 d错误 热点考向例析 考向3电磁感应中的动力学问题分析 例3如图6甲所示 电流传感器 相当于一只理想电流表 能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机 经计算机处理后在屏幕上同步显示出i t图象 电阻不计的足够长光滑平行金属轨道宽l 1 0m 与水平面的夹角 37 轨道上端连接阻值r 1 0 的定值电阻 金属杆mn长与轨道宽相等 其电阻r 0 50 质量m 0 02kg 在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场 让金属杆从图示位置由 静止开始释放 杆在整个运动过程中与轨道垂直 此后计算机屏幕上显示出如图乙所示的i t图象 重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 试求 图6 审题突破金属杆在倾斜轨道上运动时受到几个力作用 安培力有什么特点 图象反映金属杆运动情况如何 根据哪个过程可求磁感应强度b的大小 1 t 1 2s时电阻r的热功率 p i2r 0 152 1 0w 0 0225w 答案0 0225w 2 匀强磁场的磁感应强度b的大小 稳定时杆匀速运动 受力平衡 则有 mgsin bi l 代入数据解得 b 0 75t 答案0 75t 3 t 1 2s时金属杆的速度大小和加速度大小 代入数据得 v 0 3m s mgsin bil ma 代入数据得 a m s2 答案0 3m s 电磁感应与动力学问题的解题策略在此类问题中力现象和电磁现象相互联系 相互制约 解决问题前要建立 动 电 动 的思维顺序 可概括为 1 找准主动运动者 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向 2 根据等效电路图 求解回路中的电流 以题说法 3 分析安培力对导体棒运动速度 加速度的影响 从而推理得出对电路中的电流的影响 最后定性分析导体棒最终的运动情况 4 列牛顿第二定律或平衡方程求解 以题说法 针对训练3如图7所示 固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d 其右端接有阻值为r的电阻 整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为b的匀强磁场中 一质量为m 质量分布均匀 的导体杆ab垂直于导轨放置 且与两导轨保持良好接触 杆与导轨之间的动摩擦因数为 现杆在水平向左 垂直于杆的恒力f作用下从静止开始 沿导轨运动距离l时 速度恰好达到最大 运动过程中杆始终与导轨保持垂直 设杆接入电路的电阻为r 导轨电阻不计 重力加速度大小为g 求 图7 1 此过程杆的速度最大值vm 匀速时合力为零 2 此过程流过电阻r的电量 审题破题真题演练 11 综合应用动力学观点和能量观点分析电磁感应问题 例4 22分 如图8所示 平行金属导轨与水平面间夹角均为37 导轨间距为1m 电阻不计 导轨足够长 两根金属棒ab和a b 的质量都是0 2kg 电阻都是1 与导轨垂直放置且接触良好 金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0 25 两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场 图中 未画出 磁感应强度b的大小相同 让a b 固定不动 将金属棒ab由静止释放 当ab下滑速度达到稳定时 整个回路消耗的电功率为8w 求 图8 1 ab下滑的最大加速度 2 ab下落了30m高度时 其下滑速度已经达到稳定 则此过程中回路电流的发热量q为多大 3 如果将ab与a b 同时由静止释放 当ab下落了30m高度时 其下滑速度也已经达到稳定 则此过程中回路电流的发热量q 为多大 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 思 维 导 图 答题模板 解析 1 当ab棒刚下滑时 ab棒的加速度有最大值 a gsin gcos 4m s2 2分 2 ab棒达到最大速度时做匀速运动 有 mgsin bil mgcos 2分 整个回路消耗的电功率 p电 bilvm mgsin mgcos vm 8w 2分 答题模板 则ab棒的最大速度为 vm 10m s 1分 得 b 0 4t 1分 根据能量守恒得 答题模板 解得 q 30j 1分 3 由对称性可知 当ab下落30m稳定时其速度为v a b 也下落30m 其速度也为v ab和a b 都切割磁感线产生电动势 总电动势等于两者之和 根据共点力平衡条件 对ab棒受力分析 得mgsin bi l mgcos 2分 答题模板 代入解得v 5m s 1分 代入数据得q 75j 1分 答案 1 4m s2 2 30j 3 75j 高考现场 限时 15分钟 满分16分 2014 安徽 23 如图9甲所示 匀强磁场的磁感应强度b为0 5t 其方向垂直于倾角 为30 的斜面向上 绝缘斜面上固定有 形状的光滑金属导轨mpn 电阻忽略不计 mp和np长度均为2 5m mn连线水平 长为3m 以mn中点o为原点 op为x轴建立一维坐标系ox 一根粗细均匀的金属杆cd 长度d为3m 质量m为1kg 电阻r为0 3 在拉力f的作用下 从mn处以恒定速度v 1m s在导轨上沿x轴正向运动 金属杆与导轨接触良好 g取10m s2 图9 1 求金属杆cd运动过程中产生的感应电动势e及运动到x 0 8m处电势差ucd e blv l d e 1 5v d点电势高 当x 0 8m时 金属杆在导轨间的电势差为零 设此时杆在导轨外的长度为l外 则 得l外 1 2m 答案1 5v 0 6v 由楞次定律判断d点电势高 故c d两端电势差 ucd bl外v 0 6v 2 推导金属杆cd从mn处运动到p点过程中拉力f与位置坐标x的关系式