高考物理总复习 第十一章 第3课 专题 电磁感应综合应用课件 (2).ppt

第二单元电磁感应规律的应用第3课专题 电磁感应综合应用 第十一章电磁感应 知能要求与高考展望 1 掌握解答法拉第电磁感应定律与电路 图象 力学综合的方法 2 考查以选择题及综合题为主 课前自修 1 电磁感应中电路问题在电磁感应中 的导体或磁通量 的回路将产生感应电动势 该导体或回路相当于 与其他导体构成闭合电路 因此 电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起 切割磁感线 发生变化 电源 2 电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度b 磁通量 感应电动势e 感应电流i 安培力f安或外力f外随时间t变化的图象 即 图 图 图 图 图等 对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势e和感应电流i随位移s变化的图象 即 图 图等 3 电磁感应中的动力学问题通过导体的感应电流在 中将受到安培力作用 电磁感应往往和力学问题结合在一起 解决这类问题需要综合应用电磁感应规律 定律 定律 及力学中的有关规律 等 b t t e t i t f安 t e s i s 磁场 法拉第电磁感应 楞次 牛顿运动定律 动量守恒定律 动能定理 4 电磁感应中的能量问题电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到 的作用 因此 要维持感应电流的存在 必须有 克服安培力做功 此过程中 的能量转化为 外力 克服安培力做了多少功 就有多少 转化为 当感应电流通过用电器时 电能又转化为其他形式的能 安培力做功的过程 是 转化为 的过程 安培力做了多少功 就有 转化为 安培力 外力 其他形式 电能 其他形式的能 电能 电能 其他形式的能 多少电能 其他形式的能 重难突破 1 电磁感应中的电路问题的几点说明 1 导体切割磁感线产生感应电动势时该导体等效为电源 而导体两端就是路端 这两端之外就是外电路 2 若某条导线围成的面内磁通量发生变化而产生感应电动势 则这条导线等效为电源 而导线两端之外就是外电路 3 切割磁感线的导体两端的电压是指电源的外电压 与切割磁感线的导体相连的电压表 测得的是电源的外电压 对 2 也一样 2 安培力的方向判断 先用楞次定律确定感应电流方向 再用左手定则确定安培力方向 感应电流受安培力的方向 根据楞次定律 安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反 3 电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系 4 安培力做功和电能变化存在着辩证统一的关系 如图所示 已知棒的电阻为r 电阻器的电阻为r 导轨距离为l 设棒b的重力沿斜面向下的力使棒向下滑动 某时刻棒的速度为v 根据e blv i e r r 和f安 bil得安培力f安 安培力此时做功的功率p安 f安v p电 由此可知 安培力做功的过程 是电能转化为其他形式能的过程 安培力做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能 题型探究 题型一 研究电磁感应与电路的综合 例1 如图所示 pn与qm两平行金属导轨相距1m 电阻不计 两端分别接有电阻r1和r2 且r1 6 ab导体的电阻为2 在导轨上可无摩擦地滑动 垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1t 现ab以恒定速度v 3m s匀速向右移动 这时ab杆上消耗的电功率与r1 r2消耗的电功率之和相等 求 1 r2的阻值 2 r1与r2消耗的电功率分别为多少 3 拉ab杆的水平向右的外力f为多大 方法点窍 解决电磁感应电路问题的关键是借鉴或利用原来的物理模型 即把 电磁感应电路问题等效转换成稳恒直流电路 把产生感应电动势的那部分等效为内电路 其余部分相当于外电路 画出等效电路图 利用闭合电路欧姆定律 串并联电路的性质 电功率等公式联立求解 题型二 研究电磁感应与图象的综合问题 例2 如图所示 边长为l 总电阻为r的正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上 其bc边紧靠磁感应强度为b 宽度为2l 方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘 现使线框以初速度v0匀加速通过磁场 下列图象中能定性反映线框从进入到完全离开磁场的过程中 线框中的感应电流的变化的是 解析 线框以初速度v0匀加速通过磁场 由e blv i 知线框进出磁场时产生的电流应该是均匀变化的 由楞次定律可判断出感应电流的方向 对照选项中各图可知应选a 答案 a 方法点窍 电磁感应图象问题的解决方法 1 明确图象的种类 即是b t图象还是 t图象 或者e t图象 i t图象等 2 分析电磁感应的具体过程 3 用右手定则或楞次定律确定方向对应关系 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律写出函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 如分析斜率的变化 截距等 6 判断图象 画图象或应用图象解决问题 题型三 研究电磁感应与力制约的综合问题 例3 水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置 间距为l 一端通过导线与阻值为r的电阻连接 导轨上放一质量为m的金属杆 见图甲 金属杆与导轨的电阻忽略不计 均匀磁场竖直向下 用与导轨平行的恒定拉力f作用在金属杆上 金属杆最终将做匀速运动 当改变拉力的大小时 相对应的匀速运动的速度v也会变化 v与f的关系如图乙所示 重力加速度g取10m s2 1 金属杆在匀速运动之前做什么运动 2 若m 0 5kg l 0 5m r 0 5 磁感应强度b为多大 3 由v f图线的截距可求得什么物理量 其值为多少 方法点窍 本题要注意过程的分析 即根据a 随着v的增大 a减小 故金属杆做加速度减小的加速运动 到a 0 即v 时 金属杆的速度值最大 以此做匀速直线运动 本题还有一点要特别注意 每次作用力是恒力 但各次作用力不同 故最大速度值不同 才画得v f图 不能以为每次作用力是变力而出错 题型四 研究电磁感应中的能量问题 例4 如图所示 金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑 相距为l的平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场b 水平部分导轨上原来放有一根金属杆b 已知a杆的质量为m 电阻为ra b杆的质量为m 电阻为rb 水平导轨足够长 不计摩擦 问 1 a杆的最大电流是多少 2 a杆和b杆的最终速度是多大 3 整个过程中回路释放的电能是多少 解析 1 a下滑h过程中机械能守恒 mgh mv02 a进入磁场后 回路中产生感应电流 a b都受安培力作用 a做减速运动 b做加速运动 经一段时间 a b速度达到相同 之后回路的磁通量不发生变化 感应电流为零 安培力为零 二者匀速运动 故最大电流在a杆刚进入磁场时 im 方法点窍 本题以分析两杆的受力及运动为主要线索求解 关键注意 明确 最终速度 的意义及条件 分析电路中的电流