2011届高考物理第一轮总复习 电磁感应的综合运用课件

1、温故自查温故自查通过导体的感应电流在通过导体的感应电流在中将受到安培力作用，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综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律、)及力学中的有关规律及力学中的有关规律(、动能定理、动能定理等等)磁场磁场楞次定律楞次定律牛顿定律牛顿定律考点精析考点精析1解决电磁感应中的力学问题的方法解决电磁感应中的力学问题的方法(1)选择研究对象，即是哪一根导体棒或哪几根导体选择研究对象，即是哪一根导体棒或哪几根导体棒组成的系统；棒组成的系统；(2)用法拉第电磁感应定

2、律和楞次定律求感应电动势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；的大小和方向；(3)求回路中的电流大小；求回路中的电流大小；(4)分析其受力情况；分析其受力情况；(5)分析研究对象所受各力的做功情况和合外力做功分析研究对象所受各力的做功情况和合外力做功情况，选定所要应用的物理规律；情况，选定所要应用的物理规律；(6)运用物理规律列方程，求解运用物理规律列方程，求解2明确两大研究对象及其之间相互制约的关系明确两大研究对象及其之间相互制约的关系(3)动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力分析和运动情况的动态分析导体在拉力作用下运好

3、受力分析和运动情况的动态分析导体在拉力作用下运动，切割磁感线产生感应电动势动，切割磁感线产生感应电动势感应电流感应电流通电导体受通电导体受安培力安培力合外力变化合外力变化加速度变化加速度变化速度变化周而复始速度变化周而复始地循环当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运地循环当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态此时动状态此时a0，而速度，而速度v通过加速达到最大值，做匀通过加速达到最大值，做匀速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动(4)两种状态的处理：当导体处于平衡态两种状态的处理：当导体处于平衡态静止状静止状态或匀速直线运

4、动状态时，处理的途径是：根据合外力等态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析当导体处于非平衡态于零分析当导体处于非平衡态变速运动时，处理的变速运动时，处理的途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析.温故自查温故自查产生感应电流的过程，就是能量转化的过程产生感应电流的过程，就是能量转化的过程电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到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，要维持的作用，因此，要维持的存在，必须有的存在，必须有“外力外力”克服安培力做功，此过程中，其他形式的能量转克服安培力做功，此过程中，其他形式的能量转化为化

5、为，“外力外力”克服安培力做了多少功，就有多克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能当感应电流通过用电器时，少其他形式的能转化为电能当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量安培力做功的过程，是电能又转化为其他形式的能量安培力做功的过程，是转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就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有多少电能转化为其他形式的能感应电流感应电流安安培力培力电能电能电能电能考点精析考点精析1电磁感应过程往往涉及多种能量的转化电磁感应过程往往涉及多种能量的转化如图中金属棒如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减沿导轨由静止

6、下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，少，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在最终在R上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达稳定状态匀速运动时，重力能若导轨足够长，棒最终达稳定状态匀速运动时，重力势能的减小则完全用来克服安培力做功转化为感应电流的势能的减小则完全用来克服安培力做功转化为感应电流的电能因此，从功和能的观点入手，分析清楚电磁感应过电能因此，从功和能的观点入手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，是解决电磁感应中能量问题的重要程中能量转化的关系，是解决电磁感应中能量问题的

7、重要途径之一途径之一2安培力的功和电能变化的特定对应关系安培力的功和电能变化的特定对应关系“外力外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能同理，安培力做功的过程，是电能转化的能转化为电能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能化为其他形式的能3解决此类问题的步骤解决此类问题的步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效

8、电路图，写出回路中电阻消耗的电功率画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式的表达式(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系和稳定分析导体机械能的变化，用能量守恒关系和稳定状态时受力特点及功率关系列方程，联立求解状态时受力特点及功率关系列方程，联立求解命题规律命题规律根据法拉第电磁感应定律或部分导体切根据法拉第电磁感应定律或部分导体切割磁感线产生感应电动势割磁感线产生感应电动势(相当于电源相当于电源)，确定电路连接，确定电路连接，画出电路图，求出相应的电流、电功等物理量画出电路图，求出相应的电流、电功等物理量 考例考例1(2008广东广东)如图甲所示，水平放置的两根如图甲所示，水平放

9、置的两根平行金属导轨，间距平行金属导轨，间距L0.3m，导轨左端连接，导轨左端连接R0.6的的电阻，区域电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面内存在垂直于导轨平面B0.6T的匀强磁的匀强磁场，磁场区域宽场，磁场区域宽D0.2m.细金属棒细金属棒A1和和A2用长为用长为2D0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直每根金属棒在导轨间的电阻均为垂直每根金属棒在导轨间的电阻均为r0.3，导轨电，导轨电阻不计使金属棒以恒定速度阻不计使金属棒以恒定速度v1.0m/s沿导轨向右穿越沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒磁场，计算从金属棒A1进入磁场进入磁

10、场(t0)到到A2离开磁场的时离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图乙中画的电流强度，并在图乙中画出出解析解析在在00.2s内，金属棒内，金属棒A1产生的感应电动势产生的感应电动势EBLv0.60.31.0V0.18V在在0.20.4s内，内，E0，I20在在0.40.6s内，内，I20.12A不同时间段通过不同时间段通过R的电流强度如图所示的电流强度如图所示答案答案见解析见解析总结评述总结评述导体棒产生的感应电动势可用导体棒产生的感应电动势可用EBLv求解，关键是弄清金属棒求解，关键是弄清金属棒A1、A2谁是电源，谁是外电路，谁是电源，谁是外电路，或

11、画出等效电路图，再结合闭合或画出等效电路图，再结合闭合(或部分或部分)电路欧姆定律进电路欧姆定律进行求解行求解如图所示，矩形裸导线框如图所示，矩形裸导线框abcd的长边长度为的长边长度为2L，短，短边的长度为边的长度为L，在两短边上均接有电阻，在两短边上均接有电阻R，其余部分电，其余部分电阻不计导线框一长边与阻不计导线框一长边与x轴重合，左边的坐标轴重合，左边的坐标x0，线框内有一垂直于线框平面的匀强磁场，磁场的磁感应线框内有一垂直于线框平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为强度为B.一质量为一质量为m、电阻也为、电阻也为R的光滑导体棒的光滑导体棒MN与短与短边平行且与长边接触良好边平行且与长边接

12、触良好 开始时导体棒静止于开始时导体棒静止于x0处，从处，从t0时刻起，导体棒时刻起，导体棒MN在沿在沿x轴正方向的一拉力作用下，从轴正方向的一拉力作用下，从x0处匀加速运处匀加速运动到动到x2L处则导体棒处则导体棒MN从从x0处运动到处运动到x2L处的过处的过程中通过导体棒的电量为程中通过导体棒的电量为()答案答案B命题规律命题规律根据物体所受的力，分析运动状态，确根据物体所受的力，分析运动状态，确定某时刻的速度或加速度、最终速度等物理量定某时刻的速度或加速度、最终速度等物理量考例考例2水平面上两根足够长的金属导轨平行固定水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为放置，间距为L，一端通

13、过导线与阻值为，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；的电阻连接；导轨上放一质量为导轨上放一质量为m的金属杆，如图甲所示；金属杆与导的金属杆，如图甲所示；金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下用与导轨平行的轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下用与导轨平行的恒定拉力恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改作用在金属杆上，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变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，也会变化，v和和F的关系如图乙的关系如图乙(重力加速度重力加速度g取取10m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若

14、若m0.5kg，L0.5m，R0.5，磁感应强度，磁感应强度B为多大？为多大？(3)由由vF图线的截距可求得什么物理量？其值为多图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？少？解析解析(1)加速度越来越小的加速直线运动加速度越来越小的加速直线运动可以求出金属杆所受到的阻力可以求出金属杆所受到的阻力f，代入数据可得：，代入数据可得：f2N答案答案(1)加速度越来越小的加速直线运动加速度越来越小的加速直线运动(2)1T(3)阻力阻力f,2N总结评述总结评述杆最终匀速运动时，外力必然与安培力杆最终匀速运动时，外力必然与安培力相等，而没有达到匀速之前，安培力随电流的增大而增相等，而没有达到匀速之前，安培力

15、随电流的增大而增大，因而合力越来越小，所以加速度也越来越小本题易大，因而合力越来越小，所以加速度也越来越小本题易出错的地方是不能把直线方程和图线的数据相结合综合解出错的地方是不能把直线方程和图线的数据相结合综合解决问题，正确的解题思路是当导体棒匀速时，合力为零，决问题，正确的解题思路是当导体棒匀速时，合力为零，而金属杆受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡关系，可而金属杆受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡关系，可以建立直线方程，通过图线的数据，就可以解决问题以建立直线方程，通过图线的数据，就可以解决问题 如图所示，金属杆如图所示，金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，放在光滑的水平金属导轨上，与导轨

16、组成闭合矩形电路，长与导轨组成闭合矩形电路，长l10.8m，宽，宽l20.5m，回，回路总电阻路总电阻R0.2，回路处在竖直方向的磁场中，金属杆，回路处在竖直方向的磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量用水平绳通过定滑轮连接质量M0.04kg的木块，磁感应的木块，磁感应强度从强度从B01T开始随时间均匀增强，开始随时间均匀增强，5s末木块将离开水平末木块将离开水平面，不计一切摩擦，面，不计一切摩擦，g取取10m/s2，求回路中的电流强，求回路中的电流强度度解析解析这道题是典型的动力学与磁场结合的问题，这道题是典型的动力学与磁场结合的问题，根据受力分析磁场，再根据磁场还原到力，解题过程如根据受

17、力分析磁场，再根据磁场还原到力，解题过程如下：下：设磁感应强度设磁感应强度B(t)B0kt，k是常数是常数可以得到可以得到k0.2或或k0.4，因为若，因为若k为负值，则为负值，则ab杆杆向右运动，重物向右运动，重物M不可能被提起，故舍去，取不可能被提起，故舍去，取k0.2，代，代入入式得式得I0.4A.答案答案0.4A命题规律命题规律根据能量守恒定律，确定焦耳热或其他根据能量守恒定律，确定焦耳热或其他力所做的功力所做的功考例考例3如图所示，如图所示，ef、gh为水平放置的足够长的为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为平行光滑导轨，导轨间距为L1m，导轨左端连接一个，导轨左端连接一个R2

18、的电阻，将一根质量为的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒的金属棒cd垂直地放置垂直地放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为计，整个装置放在磁感应强度为B2T的匀强磁场中，磁的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现对金属棒施加一水平向右场方向垂直于导轨平面向下现对金属棒施加一水平向右的拉力的拉力F，使棒从静止开始向右运动试解答以下问题：，使棒从静止开始向右运动试解答以下问题：(1)若施加的水平外力恒为若施加的水平外力恒为F8N，则金属棒达到的，则金属棒达到的稳定速度稳定速度v1是多少？是多少？(2)

19、若施加的水平外力的功率恒为若施加的水平外力的功率恒为P18W，则金属棒，则金属棒达到的稳定速度达到的稳定速度v2是多少？是多少？(3)若施加的水平外力的功率恒为若施加的水平外力的功率恒为P18W，且从金属，且从金属棒开始运动到速度棒开始运动到速度v32m/s的过程中电阻的过程中电阻R产生的热量为产生的热量为8.6J，则该过程所需的时间是多少？，则该过程所需的时间是多少？(2)外力功率恒定，当外力等于安培力时金属棒做匀外力功率恒定，当外力等于安培力时金属棒做匀速直线运动达到稳定速度，稳定状态下，克服安培力做功速直线运动达到稳定速度，稳定状态下，克服安培力做功功率也等于外力功率功率也等于外力功率答

20、案答案(1)4m/s(2)3m/s(3)0.5s总结评述总结评述本题是牛顿第二定律、能的转化和守恒本题是牛顿第二定律、能的转化和守恒定律在电磁感应中的典型应用导体棒切割磁感线产生感定律在电磁感应中的典型应用导体棒切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，棒做加速度减小的加速运动，最应电动势，相当于电源，棒做加速度减小的加速运动，最终状态是匀速直线运动终状态是匀速直线运动(2009太原质检太原质检)为了有助于了解磁悬浮列车的牵引为了有助于了解磁悬浮列车的牵引力的来由，给出如下的简化模型，图甲是实验车与轨道示力的来由，给出如下的简化模型，图甲是实验车与轨道示意图，图乙是固定在车底部的金属框与轨道上运动磁场的意图，图乙是固定在车底部的金属框与轨道上运动磁场的示意图水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有示意图水平地面上有两根很长的平行直导轨，导轨间有竖直竖直(垂直纸面垂直纸面)方向等距离间隔的匀强磁场方向等距离间隔的匀强磁场B1和和B2，二者，二者方向相反车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强方向相反车底部金属框的宽度与磁场间隔相等，当匀强磁场磁场B1和和B2同时以恒定速度同时以恒定速度v0沿导轨方向向右运动时，金