优化方案高考物理总复习第三节电磁感应规律的综合应用课件大纲人教版

1、第三节第三节电磁感应规律的综合应用电磁感应规律的综合应用课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第三三节节电电磁磁感感应应规规律律的的综综合合应应用用基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、电磁感应中的电路问题一、电磁感应中的电路问题1内电路和外电路内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于线圈都相当于_(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的的_，其余部分是，其余部分是_电源电源内阻内阻外阻外阻BLv名师点拨：名师点拨：电磁感应电路中的电

2、源与恒定电流的电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同，前者是由于导体切割磁感线电路中的电源不同，前者是由于导体切割磁感线产生的，公式为产生的，公式为EBLv，其大小可能变化，变，其大小可能变化，变化情况可根据其运动情况判断；而后者的电源电化情况可根据其运动情况判断；而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的动势在电路分析中认为是不变的二、电磁感应中的图象问题二、电磁感应中的图象问题图象类图象类型型(1)磁感应强度磁感应强度B、磁通量、磁通量、感应电动势、感应电动势E和感应电和感应电流流I随时间随时间t变化的图象，即变化的图象，即Bt图象、图象、t图象、图象、Et图象和图象和It图象图

3、象(2)对于切割磁感线产生感应电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动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和和感应电流感应电流I随导体位移随导体位移s变化的图象，即变化的图象，即Es图象和图象和Is图象图象问题类问题类型型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象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，求解相应的由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量物理量应用知应用知识识左手定则、安培定则、楞次定律、右手定则、法拉左手定则、安培定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关第电磁

4、感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识等数学知识等名师点拨：名师点拨：图象的初始条件，方向与正、负的对图象的初始条件，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正、负的转折点都是判断图象的关键三、电磁感应中的动力学问题三、电磁感应中的动力学问题1安培力的大小：由感应电动势安培力的大小：由感应电动势E_，感，感应电流应电流I 和安培力公式和安培力公式FBIl得得F_.2安培力的方向判断安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合，先用右手定则和左手定则相结合，先用_确确定感应电流方向，再用定感应电

5、流方向，再用_判断感应电流所判断感应电流所受安培力方向受安培力方向Blv右手定则右手定则左手定则左手定则(2)用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向用楞次定律判断，感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向一定和导体切割磁感线运动的方向_3分析导体受力情况分析导体受力情况(包含安培力在内的全面受包含安培力在内的全面受力分析力分析)4根据平衡条件或牛顿第二定律列方程根据平衡条件或牛顿第二定律列方程垂直垂直四、电磁感应中的能量转化四、电磁感应中的能量转化1电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为电磁感应现象的实质是其他形式的能转化为_2感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培感应电流在磁

6、场中受安培力，外力克服安培力力_，将其他形式的能转化为，将其他形式的能转化为_，电流，电流做功再将电能转化为做功再将电能转化为_3电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为为_.电能电能做功做功电能电能内能内能QI2Rt名师点拨：名师点拨：电磁感应的能量转化符合能量守恒定电磁感应的能量转化符合能量守恒定律，克服安培力做功是把其他形式的能转化为电律，克服安培力做功是把其他形式的能转化为电能，电能最终转化为焦耳热因此同一方程中，能，电能最终转化为焦耳热因此同一方程中，克服安培力做功，转化成的电能及产生的焦耳热克服安培力做功，转化成的电能及产生的焦耳热不能同时出现

7、不能同时出现课堂互动讲练课堂互动讲练一、电磁感应电路问题的求解一、电磁感应电路问题的求解1对电源的理解：电源是将其他形式的能转化对电源的理解：电源是将其他形式的能转化为电能的装置在电磁感应现象中，通过导体切为电能的装置在电磁感应现象中，通过导体切割磁感线和线圈磁通量的变化而将其他形式的能割磁感线和线圈磁通量的变化而将其他形式的能转化为电能转化为电能2对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成等电学元件组成4解决电磁感应电路问题的基本方法解决电磁感应电路问题的基本方

8、法(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；动势的大小和方向；(2)画等效电路图；画等效电路图；(3)运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电运用闭合电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解功率等公式联立求解特别提醒：特别提醒：(1)判断感应电流和电动势的方向，都判断感应电流和电动势的方向，都是利用是利用“相当于电源相当于电源”的部分根据右手定则或楞次的部分根据右手定则或楞次定律判定的实际问题中应注意外电路电流由高定律判定的实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反电势流向低电势，而内电路则相反(2)在电

9、磁感应电路中，在电磁感应电路中，“相当于电源相当于电源”的导体两端的导体两端的电压等于路端电压的电压等于路端电压1(2011年广东惠州调研年广东惠州调研)如图如图1231所示，所示，MN、PQ是间距为是间距为L的平行金属导轨，置于磁感的平行金属导轨，置于磁感应强度为应强度为B，方向垂直导轨所在平面向里的匀强，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，磁场中，M、P间接有一阻值为间接有一阻值为R的电阻一根与的电阻一根与导轨接触良好、有效阻值为导轨接触良好、有效阻值为 的金属导线的金属导线ab垂垂直导轨放置，并在水平外力直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度的作用下以速度v向向右匀速运动，则右匀速运

10、动，则(不计导轨电阻不计导轨电阻)()A通过电阻通过电阻R的电流方向为的电流方向为PRMBa、b两点间的电压为两点间的电压为BLvCa端电势比端电势比b端高端高D外力外力F做的功等于电阻做的功等于电阻R上发出的焦耳热上发出的焦耳热图图1231二、电磁感应图象问题分析二、电磁感应图象问题分析1图象问题可以综合法拉第电磁感应定律、楞图象问题可以综合法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则，安培定则和左手定则，还有次定律或右手定则，安培定则和左手定则，还有与之相关的电路知识和力学知识等与之相关的电路知识和力学知识等2图象问题的特点：考查方式比较灵活，有时图象问题的特点：考查方式比较灵活，有时根据电磁感

11、应现象发生的过程，确定图象的正确根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合计算与否，有时依据不同的图象，进行综合计算3解题关键：弄清初始条件，正、负方向的对解题关键：弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键出磁场的转折点是解决问题的关键4解决图象问题的一般步骤解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类，即是明确图象的种类，即是Bt图还是图还是t图，或图，或者者Et图、图、It图等图等(2)分析电磁感应的具体过程分析电磁感应的具体过程(3)用右手定则或楞次定律确

12、定方向对应关系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、牛顿定结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式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，如分析斜率根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等的变化、截距等(6)画图象或判断图象画图象或判断图象2(2011年湖北二次联考年湖北二次联考)如图如图1232所示，一所示，一个正方形单匝线圈个正方形单匝线圈abcd，边长为，边长为L，线圈每边的，线圈每边的电阻均为电阻均为R，以恒定速度，以恒定速度v通过一个宽度为通过一个宽度为2L的匀的匀强磁场区，磁感应强度为强磁场

13、区，磁感应强度为B，方向垂直纸面向，方向垂直纸面向里下列图中能正确反映里下列图中能正确反映ab两端电压两端电压Uab随时间随时间t变化关系的是变化关系的是()图图1232图图1233解析：解析：选选B.进入磁场时，进入磁场时，Uab应该是路端电压，大应该是路端电压，大小等于电动势小等于电动势E的四分之三，此时的四分之三，此时EBLv，所以，所以Uab3BLv/4，完全进入磁场后，没有感应电流，完全进入磁场后，没有感应电流，但有感应电动势，大小为但有感应电动势，大小为BLv，出来时电压应该，出来时电压应该是电动势是电动势E的四分之一，的四分之一，UabBLv/4，方向始终，方向始终是相同的，即是

14、相同的，即UaUb.由以上分析可知选由以上分析可知选B.三、电磁感应现象中的动力学问题三、电磁感应现象中的动力学问题1动态分析：导体受力运动产生感应电动势动态分析：导体受力运动产生感应电动势感感应电流应电流通电导体受安培力通电导体受安培力合外力变化合外力变化加速加速度变化度变化速度变化速度变化感应电动势变化感应电动势变化，周而，周而复始地循环，直至最终达到稳定状态，此时加速复始地循环，直至最终达到稳定状态，此时加速度为零，而速度度为零，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直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线运动或通过减速达到稳定值做匀速直线运动2两大研究对象的

15、制约关系两大研究对象的制约关系3电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度求最大寻找过程中的临界状态，如速度、加速度求最大值或最小值的条件值或最小值的条件4解决此类问题的基本步骤解决此类问题的基本步骤(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(包括右手包括右手定则定则)，求出感应电动势的大小和方向，求出感应电动势的大小和方向(2)依据闭合电路欧姆定律，求出回路中的电流依据闭合电路欧姆定律，求出回路中的电流(3)分析导体受力情况分析导体受力情

16、况(包含安培力，可利用左手包含安培力，可利用左手定则确定所受安培力的方向定则确定所受安培力的方向)(4)依据牛顿第二定律列出力学方程或平衡方程，依据牛顿第二定律列出力学方程或平衡方程，以及运动学方程，联立求解以及运动学方程，联立求解3(2011年苏北四市调研年苏北四市调研)如图如图1234所示，两所示，两根足够长的平行金属导轨水平放置，导轨的一端根足够长的平行金属导轨水平放置，导轨的一端接有电阻和开关，导轨光滑且电阻不计，匀强磁接有电阻和开关，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场的方向与导轨平面垂直，金属杆场的方向与导轨平面垂直，金属杆ab置于导轨置于导轨上当开关上当开关S断开时，在金属杆断开时，在金

17、属杆ab上作用一水平上作用一水平向右的恒力向右的恒力F，使金属杆，使金属杆ab向右运动进入磁向右运动进入磁场一段时间后闭合开关并开始计时，金属杆在场一段时间后闭合开关并开始计时，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好下列关运动过程中始终与导轨垂直且接触良好下列关于金属杆于金属杆ab的的vt图象不可能的是图象不可能的是()图图1234图图1235四、电磁感应中的能量问题四、电磁感应中的能量问题1电磁感应中能量的转化电磁感应中能量的转化电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受电磁感应过程中产生的感应电流在

18、磁场中必定受到安培力作用因此要维持安培力存在，必须有到安培力作用因此要维持安培力存在，必须有“外力外力”克服安培力做功此过程中，其他形式的克服安培力做功此过程中，其他形式的能转化为电能能转化为电能“外力外力”克服安培力做多少功，就克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能当感应电流通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，电能又转化为其他形式的能可以过用电器时，电能又转化为其他形式的能可以简化为下列形式：简化为下列形式：同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形同理，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式的能的过程，安培力做多少功就

19、有多少电能转化为其他形式的能化为其他形式的能2电能求解思路主要有三种电能求解思路主要有三种(1)利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生利用能量守恒求解：机械能的减少量等于产生的电能；的电能；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算能来计算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(包括右手包括右手定则定则)确定感应电动势的大小和方向确定感应电动势

20、的大小和方向(2)画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式率的表达式(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解方程，联立求解4(2010年高考安徽理综卷年高考安徽理综卷)如图如图1236所示，所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制，分别

21、用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线为细导线)两线圈在距磁场上界面两线圈在距磁场上界面h高处由静止高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的落地时的速度大小分别为速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热，在磁场中运动时产生的热量分别为量分别为Q1、Q2，不计空气阻力，则，不计空气阻力，则() Av1v2，Q1Q2 Bv1v2，Q1Q2Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q2图图1236经典题型探究经

22、典题型探究电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 (2011年江西十校一模年江西十校一模)矩形导线框矩形导线框abcd放在放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度应强度B随时间变化的图象如图随时间变化的图象如图1237所示，所示，t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在04 s时间内，线框中的感应电流时间内，线框中的感应电流I以及线框的以及线框的ab边所受安培力边所受安培力F随时间变化的图象为图随时间变化的图象为图1238中

23、的中的(安培力取向上为正方向安培力取向上为正方向)()图图1237图图1238【答案答案】C【规律总结规律总结】电磁感应图象问题在高考中多以电磁感应图象问题在高考中多以选择题的形式出现，先根据方向排除错误选项较选择题的形式出现，先根据方向排除错误选项较为简单为简单 在同一水平面中的光滑平行导轨在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相相距距l1 m，导轨左端接有如图，导轨左端接有如图1239所示的电所示的电路其中水平放置的平行板电容器两极板路其中水平放置的平行板电容器两极板M、N间距间距d10 mm，定值电阻，定值电阻R1R212 ，R32 ，金属棒，金属棒ab的电阻的电阻r2 ，其他电阻不计磁，其

24、他电阻不计磁感应强度感应强度B0.5 T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量器两极板之间，质量m11014 kg，带电荷量，带电荷量q11014C的微粒恰好静止不动已知的微粒恰好静止不动已知g取取10 m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好，且运动速度保持恒定试求：且运动速度保持恒定试求：电磁感应中的电路计算电磁感应中的电路计算图图1239(1)匀强磁场的方向；匀强磁场的方向；(2)ab两端的路端电压；两端的路端电压；(3)金属

25、棒金属棒ab运动的速度运动的速度【思路点拨思路点拨】解题的关键是以电荷的受力情况解题的关键是以电荷的受力情况为突破口，即电场力与重力平衡，从而确定电场为突破口，即电场力与重力平衡，从而确定电场的大小和方向，得出电路中的电流和电动势，最的大小和方向，得出电路中的电流和电动势，最后求出导体运动的速度整个求解过程一定要思后求出导体运动的速度整个求解过程一定要思路清晰路清晰【解析解析】(1)负电荷受到重力和电场力而静止，负电荷受到重力和电场力而静止，因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故M板带板带正电正电ab棒向右做切割磁感线产生感应电动势，棒向右做切割磁感线产生感应

26、电动势，ab棒等效于电源，其棒等效于电源，其a端为电源的正极，由右手端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下定则可判断，磁场方向竖直向下(3)由法拉第电磁感应定律得感应电动势由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBlv，由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：EUabIr0.5 V，联立可得联立可得vE/Bl1 m/s.【答案答案】(1)竖直向下竖直向下(2)0.4 V(3)1 m/s (2011年潍坊模拟年潍坊模拟)如图如图12310甲所示，甲所示，光滑绝缘水平面上，磁感应强度光滑绝缘水平面上，磁感应强度B2 T的匀强磁的匀强磁场以虚线场以虚线MN为左边界，为左边界，MN的左侧有一质量的左侧有一质量m0.1 kg，bc边长边长L10.2 m，电阻，电阻R2 的矩形线的矩形线圈圈abcd，t0时，用一恒定拉力时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间静止开始向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈，线圈的的bc边到达磁场边界边到达磁场边界MN，此时立即将拉力，此时立即将拉力F改为改为变力，又