《高考风向标》2012年高考物理一轮复习 专题十 第3讲 电磁感应规律的综合应用课件

第3讲 电磁感应规律的综合应用 考点1 电磁感应中的图象问题 1 图象类型 1 电磁感应中常涉及磁感应强度B 磁通量 感应电动势E和感应电流I等随 变化的图线 即B t图线 t图线 E t图线和I t图线 时间 2 对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况 有时还常涉及感应电动势E和感应电流I等随 变化的图线 即E x图线和I x图线等 2 两类图象问题 1 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 2 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理 量 位移x 3 解题的基本方法 1 关键是分析磁通量的变化是否均匀 从而判断感应电动势 电流 或安培力的大小是否恒定 然后运用 或左手定则判断它们的方向 分析出相关物理量之间的函数关系 确定其大小和方向及在坐标在中的范围 2 图象的初始条件 方向与正 负的对应 物理量的变化趋势 物理量的增 减或方向正 负的转折点都是判断图象的关键 楞次定律 4 解题时要注意的事项 1 电磁感应中的图象定性或定量地表示出所研究问题的函 数关系 2 在图象中E I B等物理量的方向通过物理量的正负来 反映 3 画图象要注意纵 横坐标的单位长度定义或表达 教师参考 备选题 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈 规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示 当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时 在图中正确表示线圈感应电动势E变化的是 A 答案 A 1 匀强磁场的磁感应强度B 0 2T 磁场宽度L 3m 一正方形金属框边长l 1m 每边电阻r 0 2 金属框以速度v 10m s匀速穿过磁场区 其平面始终保持与磁感线方向垂直 如图10 3 1所示 求 1 画出金属框穿过磁场区的过程中 金属框内感应电流的 I t图线 要求写出作图依据 2 画出ab两端电压的U t图线 要求写出作图依据 图10 3 1 图43 2 金属框进入磁场区时ab两端的电压U1 I1r 2 5 0 2V 0 5V 金属框完全在磁场中运动时 ab两端的电压等于感应电动势 U2 Blv 2V 金属框穿出磁场区时ab两端的电压U3 E3 I3r 1 5V 由此得U t图线如图44所示 图44 考点2 电磁感应中的动力学问题 1 电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起 分析时要特别注意a 0 速度v达最大值的特点 这类问题的分析思路如下 2 基本方法 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小 和方向 2 由闭合电路欧姆定律求回路中的电流 3 分析导体受力情况 包含安培力在内的全面受力分析 4 根据平衡条件或牛顿第二定律列方程求解 3 两种状态处理 1 导体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态 处理方 法 根据平衡条件合外力等于零列式分析 2 导体处于非平衡态 加速度不为零 处理方法 根据牛顿第二定律进行动态分析 或结合功能关系分析 2 单选 如图10 3 2所示 水平光滑的平行金属导轨 左端接有电阻R 匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内 质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置 今使棒以一定的初速度v0向右运动 当棒到达位置c时速度刚好为零 设导轨与棒的电阻均不计 ab bc 则金属棒在由a到b和由b到c的 两过程中 B 图10 3 2 考点3 电磁感应中的能量问题 电 2 解答步骤 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 搞清楚有哪些力做功 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 3 双选 2011年广州一模 如图10 3 3 金属棒ab cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好 匀强磁场垂直 导轨所在的平面 ab棒在恒力F作用下向右运动 则 BD 图10 3 3 A 安培力对ab棒做正功B 安培力对cd棒做正功C abdca回路的磁通量先增加后减少D F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和 教师参考 备选题 如图所示 水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab 导轨的一端连接电阻R 其他电阻均不计 磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下 金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止起向右运动 则 CD A 随着ab运动速度的增大 其加速度也增大B 外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C 当ab做匀速运动时 外力F做功的功率等于电路中的电功率D 无论ab做何种运动 它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 热点电磁感应中的综合问题 例1 2009年广东卷 如图10 3 4甲所示 一个电阻值为R 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场 磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图10 3 4乙所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 导线的电阻不计 求0至t1时间内 图10 3 4 1 通过电阻R1上的电流大小和方向 2 通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量 1 2010年广州一模 如图10 3 5甲所示的螺线管横截面积为S 匝数为N 电阻为r 螺线管与一根电阻为2r的金属丝连接 向右穿过螺线管的匀强磁场随时间变化的规律如图10 3 5乙所示 求0至t0时间内 图10 3 5 1 通过金属丝的感应电流大小和方向 2 金属丝中感应电流产生的焦耳热量 3 金属丝辐射出的光子数 设金属丝产生的热量全部以频 率为 的红外线辐射出来 普朗克常数为h 易错点 对安培力的判断 例1 如图10 3 6所示 竖直平面内有足够长的金属导轨 轨距0 2m 金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动 ab的电阻为0 4 导轨电阻不计 导轨ab的质量为0 2g 垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0 2T 且磁场区域足够大 当ab导体自由下落0 4s时 突然接通电键K 则 1 试说出K接通后 ab导体的运动情况 2 ab导体匀速下落的速度是多少 g取10m s2 图10 3 6 错解分析 K闭合后 ab受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用 合力竖直向下 ab仍处于竖直向下的加速运动状态 随着向下速度的增大 安培力增大 ab受竖直向下的合力减小 直至减为0时 ab处于匀速竖直下落状态 上述解法是受平常做题时总有安培力小于重力的影响 没有对初速度和加速度之间的关系做认真的分析 不善于采用定量计算的方法分析问题 1 如图10 3 7所示 平行且足够长的两条光滑金属导轨 相距0 5m 与水平面夹角为30 不计电阻 广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面 磁感应强度B 0 4T 垂直导轨放置两金属棒ab和cd 长度均为0 5m 电阻均为0 1 质量分别