【学海导航】高三物理一轮复习 第9章 第3节 电磁感应定律的综合应用课件 新人教版.ppt

第3节电磁感应定律的综合应用 考点1 电磁感应中的图象问题 例1 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9 3 1 a 所示 当磁场的磁感应强度b随时间t如图 b 变化时 选项中正确表示线圈感应电动势e变化的是 图9 3 1 答案 a点评 应用楞次定律判断感应电流 电动势 的方向 结合法拉第电磁感应定律进行求解电动势大小 考点2 电磁感应中的电路问题 例2 如图9 3 2所示 粗细均匀的金属环的电阻为r 可转动的金属杆oa的电阻为r 4 杆长为l a端与环相接触 一定值电阻分别与杆的端点o及环边连接 杆oa在垂直于环面向里 磁感应强度为b的匀强磁场中 绕o端以角速度 顺时针转动 求电路中总电流的变化范围 图9 3 2 解析 旋转切割磁感线的金属杆相当于电源 金属环被分成的两个部分相当于两个并联电阻 可以先画出等效电路图再利用电路的有关知识求解 点评 求解此类问题 正确分析电路结构 画好等效电路图是关键 题型一 电磁感应和电路相结合的问题 例3 如图9 3 3所示 金属圆环的半径为r 阻值为2r 金属杆oa一端可绕环的圆心o旋转 另一端a搁在环上 电阻值为r 另一金属杆ob一端固定在o点 另一端b固定在环上 电阻值也是r 加一个垂直圆环的磁感应强度为b的匀强磁场 并使oa杆以角速度 匀速旋转 如果所有触点接触良好 ob不影响oa的转动 求流过oa的电流的范围 图9 3 3 点评 本题要正确区分导体杆旋转和平动产生的感应电动势 对于电学问题首先要分析电路画电路图 养成好的解题习惯 题型二 电磁感应中的动力学问题 例4 如图9 3 4所示 两根足够长的直金属导轨mn pq平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 两导轨间距为l m p两点之间接有阻值为r的电阻 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上 并与导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为b的匀强磁场中 磁场方向垂直斜面向下 导轨和金属杆的电阻可忽略 让ab杆沿导轨由静止开始下滑 导轨和金属杆接触良好 不计它们之间的摩擦 图9 3 4 1 由b向a方向看到的装置如图 b 所示 请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图 2 在加速下滑过程中 当ab杆的速度大小为v时 求此时ab杆中的电流及加速度大小 3 求在下滑过程中 ab杆可以达到的速度最大值 解析 杆ab的运动分析关系到力 电两方面的因素 f合 0是速度v变化的原因 而v变化又导致安培力f安变化 从而影响到f合 f合与v的变化相互制约 当f合 0时v不再变化 杆进入匀速直线运动状态 1 如右图所示 ab杆受 重力mg 竖直向下 支持力fn 垂直斜面向上 安培力f 沿斜面斜向上 点评 1 做该类题目时要画好受力分析图 最好在图上标明辅助方向 如b的方向 i的方向等 2 抓住各物理量之间的相互制约关系 做好动态分析 一般的思维规律是 速度的变化 导致电动势的变化 导致电流的变化 导致安培力的变化 导致加速度的变化 从而把握物体运动状态的变化趋势 抓住临界条件 题型三 电磁感应中的能量问题 例5 如图9 3 5所示 固定的水平光滑金属导轨 间距为l 左端接有阻值为r的电阻 处在方向竖直向下 磁感应强度为b的匀强磁场中 质量为m的导体棒与固定弹簧相连 放在导轨上 导轨与导体棒的电阻均可忽略 初始时刻 弹簧恰处于自然长度 导体棒具有水平向右的初速度v0 在沿导轨往复运动的过程中 导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触 试求 图9 3 5 1 初始时刻导体棒受到的安培力 2 若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时 弹簧的弹性势能为ep 则这一过程中安培力所做的功w1和电阻r上产生的焦耳热q1分别为多少 3 导体棒往复运动 最终将静止于何处 从导体棒开始运动直到最终静止的过程中 电阻r上产生的焦耳热q为多少 点评 1 导体棒在导轨上做复杂的变速运动 回路中的感应电流 安培力都是随时间变化的 不能直接套用q i2rt求焦耳热 也不能直接用w f scos 求安培力的功 只能利用功能关系或能量转化与守恒求解 2 对每一阶段或全过程 导体棒克服安培力所做的功等于产生的电能 并进一步通过电流做功 在纯电阻r上 将电能转化为内能 故q w 1 2010 浙江 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置 在圆环的缺口两端引出两根导线 分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接 两板间距为d 如图9 3 6 左 所示 有一变化的磁场垂直于纸面 规定向里为正 变化规律如图9 3 6 右 所示 在t 0时刻平板之间中心有一重力不计 电荷量为q的静止微粒 则以下说法正确的是 a 第2秒内上极板为正极b 第3秒内上极板为负极c 第2秒末微粒回到了原来位置d 第2秒末两极板之间的电场强度大小为0 2 r2 d 图9 3 6 答案 a 解析 0 1s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带负电 金属板下极板带正电 若粒子带正电 则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动 1s 2s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带正电 金属板下极板带负电 若粒子带正电 则粒子所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运动 2s末速度减小为零 2 2010 重庆 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想 并进行了实验研究 实验装置的示意图可用题图9 3 7表示 两块面积均为s的矩形金属板 平行 正对 竖直地全部浸在河水中 间距为d 水流速度处处相同 大小为v 方向水平 金属板与水流方向平行 地磁场磁感应强度的竖直分量为b 水的电阻率为 水面上方有一阻值为r的电阻通过绝缘导线和电键k连接到两金属板上 忽略边缘效应 求 1 该发电装置的电动势 2 通过电阻r的电流强度 3 电阻r消耗的电功率 图9 3 7 3 2011 浙江 如图9 3 8甲所示 在水平面上固定有长为l 2m 宽为d 1m的金属 u 型导轨 在 u 形导轨右侧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9 3 8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 图9 3 8 4 2012 山东兖州模拟 如图9 3 9所示电路 两根光滑金属导轨平行放置在倾角为 的斜面上 导轨下端接有电阻r 导轨电阻不计 斜面处在竖直向上的磁感应强度为b的匀强磁场中 电阻可略去不计的金属棒ab质量为m 受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力f的作用 金属棒沿导轨匀速下滑 则它在下滑h高度的过程中 以下说法正确的是 a 作用在金属棒上各力的合力做功为零b 重力做功将机械能转化为电能c 重力与恒力f做功的代数和等于电阻r上产生的焦耳热d 金属棒克服安培力做功等于重力与恒力f做的总功与电阻r上产生的焦耳热之和 图9 3 9 答案 ac 5 2011 浙江温州八校联考 如图9 3 10 a 所示 一个质量m 0 1kg的正方形金属框总电阻r 0 5 金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端 金属框上边与aa 重合 自静止开始沿斜面下滑 下滑过程中穿过一段边界与斜面底边bb 平行 宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端 金属框下边与bb 重合 设金属框在下滑过程中的速度为v 与此对应的位移为x 那么v2 x图象如图9 3 10 b 所示 已知匀强磁场方向垂直斜面向上 试问 图9 3 10 1 根据v2 x图象所