[高三理化生]电磁感应ppt课件

1、第第4 4节电磁感应规律的综合运用节电磁感应规律的综合运用( (二二) )1 1感应电流在磁场中遭到感应电流在磁场中遭到 的作用，因此电磁的作用，因此电磁感应问题往往跟感应问题往往跟 学问题联络在一同处理这类问学问题联络在一同处理这类问题需求综合运用电磁感应规律题需求综合运用电磁感应规律( (法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律) )及及力学中的有关规律力学中的有关规律( (牛顿运动定律、动能定理等牛顿运动定律、动能定理等) )，分析，分析时要特别留意时要特别留意 、速度、速度v v到达到达 时的特时的特点点安培力安培力力力a0最大值最大值一、电磁感应中的动力学问题一、电磁感应中的动力学问题2

2、运动的动态分析运动的动态分析1 1电磁感应景象的本质是电磁感应景象的本质是 转化成电能转化成电能2 2感应电流在磁场中受安培力，外力抑制安培感应电流在磁场中受安培力，外力抑制安培力力 ，将，将 转化为转化为 ，电，电流做功再将电能转化为流做功再将电能转化为 3 3电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q Q . .其它方式的能其它方式的能做功做功其它方式的能其它方式的能电能电能其它方式的能其它方式的能I2Rt二、电磁感应中的能量问题二、电磁感应中的能量问题例例1 1 如下图，两足够长的光滑金如下图，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为属导轨竖直放置，

3、相距为L, L, 一理一理想电流表与两导轨相连，匀强想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为磁场与导轨平面垂直一质量为m m、有效电阻为、有效电阻为R R的导体棒在距的导体棒在距磁场上边境磁场上边境h h处静止释放导体处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为为I.I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且一直整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且一直坚持程度，不计导轨的电阻求：坚持程度，不计导轨的电阻求： 题型一：电磁感应与动力学的综合题型一：电磁感应与动力学的综合(1)磁感应强度的大小磁感应强度的大小B；

4、(2)电流稳定后，电流稳定后， 导体棒运动速度的大小导体棒运动速度的大小v；(3)流经电流表电流的最大值流经电流表电流的最大值Im.【思绪点拨】以导体棒为研讨对象分析受力，匀速运动【思绪点拨】以导体棒为研讨对象分析受力，匀速运动时导体棒遭到重力和安培力作用途于平衡形状时导体棒遭到重力和安培力作用途于平衡形状【方法与知识感悟】电磁感应中的动力学问题分析【方法与知识感悟】电磁感应中的动力学问题分析1两种形状处置两种形状处置(1)导体处于平衡态导体处于平衡态静止或匀速直线运动形状静止或匀速直线运动形状处置方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析处置方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析(2)导体处于非

5、平衡态导体处于非平衡态加速度不为零加速度不为零处置方法：根据牛顿第二定律进展动态分析或结合功处置方法：根据牛顿第二定律进展动态分析或结合功能关系分析能关系分析2电磁感应问题中两大研讨对象及其相互制约关电磁感应问题中两大研讨对象及其相互制约关系系例例2 2 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S S1.15 m1.15 m，两导轨间距两导轨间距L L0.75 m0.75 m，导轨倾角为，导轨倾角为3030，导轨上端，导轨上端abab接一阻值接一阻值R R1.5 1.5 的电阻，磁感应强度的电阻，磁感应强度B B0.8 T0.8 T的的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值匀强磁场垂

6、直轨道平面向上阻值r r0.5 0.5 ，质量，质量m m0.2 kg0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端端abab处由静止开场下滑至底端，在此过程中金属棒产处由静止开场下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热生的焦耳热QrQr0.1 J0.1 J(g(g取取10 m/s2)10 m/s2)求：求：(1)(1)金属棒在此过程中抑制安培力做的功；金属棒在此过程中抑制安培力做的功；(2)(2)金属棒下滑速度金属棒下滑速度v v2 m/s2 m/s时的加速度时的加速度a a；题型二：电磁感应与能量的综合题型二：电磁感应与能量的综合【方法与知识感悟

7、】电磁感应中的能量转化问题【方法与知识感悟】电磁感应中的能量转化问题1电磁感应中的能量转化特点电磁感应中的能量转化特点外力抑制安培力做功，把机械能或其它能量转化成外力抑制安培力做功，把机械能或其它能量转化成电能；感应电流经过电路做功又把电能转化成其它电能；感应电流经过电路做功又把电能转化成其它方式的能方式的能(如内能如内能)这一功能转化途径可表示为：这一功能转化途径可表示为： 外力克服电流安培力做功做功其它形式的能电能其它形式的能(如内能)2电能求解思绪主要有三种电能求解思绪主要有三种(1)利用抑制安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于利用抑制安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于抑制安培

8、力所做的功抑制安培力所做的功(2)利用能量守恒求解：其它方式的能的减少量等于产生的利用能量守恒求解：其它方式的能的减少量等于产生的电能电能(3)利用电路特征来求解：经过电路中所耗费的电能来计利用电路特征来求解：经过电路中所耗费的电能来计算算例例3 3 如下图，一矩形金属框架如下图，一矩形金属框架与程度面成角与程度面成角3737，宽，宽L L0.4 m0.4 m，上、下两端各有一个电阻，上、下两端各有一个电阻R0R02 2 ，框架的其它部分电阻，框架的其它部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度的匀强磁场，

9、磁感应强度B B1.0 T1.0 Tabab为金属杆，与框架为金属杆，与框架良好接触，其质量良好接触，其质量m m0.1 kg0.1 kg，电阻，电阻r r1.0 1.0 ，杆与框架，杆与框架的动摩擦因数的动摩擦因数0.5.0.5.杆由静止开场下滑，在速度到达最杆由静止开场下滑，在速度到达最大的过程中，上端电阻大的过程中，上端电阻R0R0产生的热量产生的热量Q0Q00.5 J(g0.5 J(g取取10 10 m/s2m/s2，sin37sin370.60.6，cos37cos370.8)0.8)求：求：(1)(1)流过流过R0R0的最大电流；的最大电流；(2)(2)从开场到速度最大的过程中从开

10、场到速度最大的过程中abab杆沿斜面下滑的间隔；杆沿斜面下滑的间隔；(3)(3)在时间在时间1 s1 s内经过内经过abab杆某横截面的最大电荷量杆某横截面的最大电荷量1有两根与程度方向成有两根与程度方向成角的光角的光滑平行的金属轨道，上端接有可滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻变电阻R，下端足够长空间有垂，下端足够长空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量，一根质量为为m的金属杆从轨道上由静止滑下经过足够长的时间的金属杆从轨道上由静止滑下经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，那么，那么

11、( )假设假设B增大，增大，vm将变大假设将变大假设变大，变大，vm将变大将变大假设假设R变大，变大，vm将变大假设将变大假设m变小，变小，vm将变大将变大A B C DB2如下图，竖直放置的两根平如下图，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨质量不能忽略的金属棒与两导轨一直坚持垂直并良好接触且无摩一直坚持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整擦，棒与导轨的电阻均不计，整个安装放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒个安装放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间

12、内，力作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于做的功与安培力做的功的代数和等于( )A棒的机械能添加量棒的机械能添加量B棒的动能添加量棒的动能添加量C棒的重力势能添加量棒的重力势能添加量D电阻电阻R上放出的热量上放出的热量A【解析】棒加速上升时遭到重力，拉力【解析】棒加速上升时遭到重力，拉力F及安培及安培力根据机械能守恒的条件可知力力根据机械能守恒的条件可知力F与安培力做的功与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的添加量，的代数和等于棒的机械能的添加量，A选项正确选项正确3(2021全国全国) 如图，两根足够如图，两根足够长的金属导轨长的金属导轨ab、cd竖直放置，导竖直

13、放置，导轨间间隔为轨间间隔为L电阻不计在导轨上电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为端并接两个额定功率均为P、电、电阻均为阻均为R的小灯泡整个系统置的小灯泡整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为直现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒、电阻可以忽略的金属棒MN从图从图示位置由静止开场释放金属棒下落过程中坚持程度，示位置由静止开场释放金属棒下落过程中坚持程度，且与导轨接触良好知某时辰后两灯泡坚持正常发且与导轨接触良好知某时辰后两灯泡坚持正常发光重力加速度为光重力加速度为g.求：求： (1)磁感应强度的大小；磁感应强度的大小；

14、 (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率灯泡正常发光时导体棒的运动速率【夯实根底】【夯实根底】1如下图，光滑的如下图，光滑的“U型金型金属导体框竖直放置，质量为属导体框竖直放置，质量为m的金属棒的金属棒MN与框架接触良好与框架接触良好磁感应强度分别为磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在均垂直于框架平面，分别处在abcd和和cdef区域现从图区域现从图示位置由静止释放金属棒示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场，当金属棒进入磁场B1区区域后，恰好做匀速运动以下说法中正确的有域后，恰好做匀速运动以下说法中正确的有( )A假设假

15、设B2B1，金属棒进入，金属棒进入B2区域后将加速下滑区域后将加速下滑B假设假设B2B1，金属棒进入，金属棒进入B2区域后仍将坚持匀速下区域后仍将坚持匀速下滑滑BCDC假设假设B2B1，金属棒进入，金属棒进入B2区域后能够先减速区域后能够先减速后匀速下滑后匀速下滑【解析】金属棒从【解析】金属棒从B1进入进入B2后速度不能瞬时变化，由后速度不能瞬时变化，由于磁场方向发生了变化，产生的感应电流方向发生了于磁场方向发生了变化，产生的感应电流方向发生了变化，但安培力的方向不变变化，但安培力的方向不变BDC恒力恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量变化量D恒

16、力恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量变化量3两根光滑的金属导轨，平行放置两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为在倾角为的斜面上，导轨的左端的斜面上，导轨的左端接有电阻接有电阻R，导轨本身的电阻可忽略，导轨本身的电阻可忽略不计斜面处在一匀强磁场中，磁不计斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上质量为场方向垂直于斜面向上质量为m，电阻可不计的金属棒，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升并上升h高度，如下图在这个过程中高度，如下图在这个过程中( )A作用于金属棒上

17、的各个力的合力所做的功等于零作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电与电阻阻R上发出的焦耳热之和上发出的焦耳热之和C金属棒抑制安培力做的功等于电阻金属棒抑制安培力做的功等于电阻R上发出的焦耳热上发出的焦耳热D恒力恒力F与重力的合力所做的功等于电阻与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳上发出的焦耳热热ACD【解析】由动能定理可知答案【解析】由动能定理可知答案A正确正确B错误；由安错误；由安培力做功的特点可知金属棒抑制安培力做的功等于培力做功的特点可知金属棒抑制安培力做的功等于电阻电阻R上发出的焦耳热

18、，那么上发出的焦耳热，那么C正确；由力的合成正确；由力的合成可知恒力可知恒力F、支持力、支持力FN与重力的合力大小等于安培与重力的合力大小等于安培力的大小，支持力不做功，那么力的大小，支持力不做功，那么D正确正确4如下图，闭合线圈如下图，闭合线圈abcd从高从高处自在下落一段时间后垂直于磁处自在下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场，从场方向进入一有界磁场，从ab边边刚进入磁场到刚进入磁场到cd边刚进入磁场的边刚进入磁场的这段时间内，以下说法正确的选项是这段时间内，以下说法正确的选项是( )Aa端的电势高于端的电势高于b端端Bab边所受安培力方向为程度向左边所受安培力方向为程度向左 C线圈

19、能够不断做匀速运动线圈能够不断做匀速运动D线圈能够不断做匀加速直线运动线圈能够不断做匀加速直线运动C5 5如下图，空间某区域中有一如下图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向程度，匀强磁场，磁感应强度方向程度，且垂直于纸面向里，磁场上边且垂直于纸面向里，磁场上边界界b b和下边境和下边境d d程度在竖直面程度在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的间隔很短，下边内有一矩形金属线圈，线圈上下边的间隔很短，下边程度线圈从程度面程度线圈从程度面a a开场下落知磁场上下边境之间开场下落知磁场上下边境之间的间隔大于程度面的间隔大于程度面a a、b b之间的间隔假设线圈下边刚之间的间隔假设线圈下边刚经

20、过程度面经过程度面b b、c(c(位于磁场中位于磁场中) )和和d d时，线圈所遭到的磁时，线圈所遭到的磁场力的大小分别为场力的大小分别为FbFb、FcFc和和FdFd，那么，那么( )( )A AFdFcFb BFdFcFb BFcFdFbFcFdFdFb DFcFdFb DFcFbFdFcFbFdD【才干提升】【才干提升】【解析】由产生感应电流的条件：闭合回路内磁通【解析】由产生感应电流的条件：闭合回路内磁通量发生变化可知，在量发生变化可知，在b、d处有电流，在处有电流，在c处无电流，处无电流，由于由于vbvd，根据法拉第电磁感应定律可知，根据法拉第电磁感应定律可知，b处的处的电流小于电流

21、小于d处的电流，故处的电流，故FbFd.D 【解析】从能量守恒的角度可知，【解析】从能量守恒的角度可知，A、B、C选项错误；选项错误；有磁场时导体遭到的安培力沿斜面向下，当速度为零有磁场时导体遭到的安培力沿斜面向下，当速度为零时，所受安培力为零，时，所受安培力为零，D选项正确选项正确7如下图，程度地面上方矩形区域内如下图，程度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长相等的单匝闭合正方形线圈和和，分别用一样资料、不同粗细的导线绕制分别用一样资料、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

22、界面h高处由静止开场自在下落，再进入磁场，最后落到地高处由静止开场自在下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面一直坚持在竖直平面内且下面运动过程中，线圈平面一直坚持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边境设线圈边缘平行于磁场上边境设线圈、落地时的速度大落地时的速度大小分别为小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，那么不计空气阻力，那么( )Av1v2，Q1Q2 Bv1v2，Q1Q2Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q2D8如下图，竖直面内的虚线上如下图，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场方是一匀强磁场B，从虚线下方，从虚线下方竖直

23、上抛一正方形线圈，线圈越竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面坚持在竖直面内，不计空气阻处，运动过程中线圈平面坚持在竖直面内，不计空气阻力，那么力，那么( )A上升过程抑制磁场力做的功大于下降过程抑制磁场上升过程抑制磁场力做的功大于下降过程抑制磁场力做的功力做的功B上升过程抑制磁场力做的功等于下降过程抑制磁场上升过程抑制磁场力做的功等于下降过程抑制磁场力做的功力做的功C上升过程抑制重力做功的平均功率大于下降过程中上升过程抑制重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率重力的平均功率D上升过程抑制重力做功的平均功率等于下降过程

24、中上升过程抑制重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率重力的平均功率AC【解析】线圈上升过程中，加速度增大且在减速，【解析】线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中运动情况比较复杂，有加速、减速或匀下降过程中运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较在运速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较在运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中抑制安培力速度要大，可以得到结论：上升过程中抑制安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C.A

25、 10如下图，如下图，MN、PQ为相为相距距L0.2 m的光滑平行导轨，的光滑平行导轨，导轨平面与程度面夹角为导轨平面与程度面夹角为30，导轨处于磁感应强度为，导轨处于磁感应强度为B1 T、方向垂直于导轨平面、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在两导轨的向上的匀强磁场中，在两导轨的M、P两端接有两端接有R2 的定值电阻，回路其他电阻不计一质量为的定值电阻，回路其他电阻不计一质量为m0.2 kg的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好今平行的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好今平行于导轨对导体棒施加一作用力于导轨对导体棒施加一作用力F，使导体棒从，使导体棒从ab位置位置由静止开场沿导轨向下匀加速滑

26、究竟端，滑动过程中由静止开场沿导轨向下匀加速滑究竟端，滑动过程中导体棒一直垂直于导轨，加速度大小为导体棒一直垂直于导轨，加速度大小为a4 m/s2，经，经时间时间t1 s滑到滑到cd位置，从位置，从ab到到cd过程中电阻发热为过程中电阻发热为Q0.1 J，g取取10 m/s2.求：求：(1)到达到达cd位置时，对导体棒施加的作用力位置时，对导体棒施加的作用力(2)导体棒从导体棒从ab滑到滑到cd过程中作用力过程中作用力F所做的功所做的功11如下图，两条平行的如下图，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端的绝缘斜面上，导轨上端衔接一个定值电阻导体棒衔接一

27、个定值电阻导体棒a和和b放在导轨上，与导轨垂放在导轨上，与导轨垂直并良好接触斜面上程度虚线直并良好接触斜面上程度虚线PQ以下区域内，存在以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场现对着垂直穿过斜面向上的匀强磁场现对a棒施以平行导棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的在导轨下端的b棒恰好静止当棒恰好静止当a棒运动到磁场上边境棒运动到磁场上边境PQ处时，撤去拉力，处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小棒将继续沿导轨向上运动一小段间隔后再向下滑动，此时段间隔后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨当棒已滑离导轨当a棒再棒再

28、次滑回到磁场上边境次滑回到磁场上边境PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下处时，又恰能沿导轨匀速向下运动知运动知a棒、棒、b棒和定值电阻的阻值均为棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质棒的质量为量为m，重力加速度为，重力加速度为g，导轨电阻不计求：，导轨电阻不计求：(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的棒中的电流强度电流强度Ia与定值电阻与定值电阻R中的电流强度中的电流强度IR之比；之比；(2)a棒质量棒质量ma.12如图甲所示，光滑绝缘程度面上，磁感应强度如图甲所示，光滑绝缘程度面上，磁感应强度B2T的匀强磁场以虚线的匀强磁场以虚线MN为左边境，为左边境，MN的左侧有一质的左侧有一质量量m0.1 kg，bc边长边长L10.2 m，电阻，电阻R2 的矩形的矩形线圈线圈abcd，t0时，用一恒定拉力时，用一恒定拉力F拉线圈，使其由静拉线圈，使其由静止开场向右做匀加速运动，经过时间止开场向右做匀加速运动，经过时间1 s，线圈的，线圈的bc边到边到达磁场边境达磁场边境MN，此时立刻将拉力，此时立刻将拉力F改为变力，又经过改为变力，又经过1 s，线圈恰