人教版选修电磁感应章末复习市公开课获奖课件

1、第四章电磁感应章末复习第1页第1页 【例1】如图1所表示,把总电阻为2R均匀电阻丝焊接成二分之一径为a圆环,水平固定在竖直向下磁感应强度为B匀强磁场中,一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好接触.当金属棒以恒定速度v向右移动,且通过环心O时,求:(1)流过棒电流大小和方向及棒两端电压UMN.(2)在圆环和金属棒上消耗总热功率.图1第2页第2页解析 (1)金属棒过环心时电动势大小为E=2Bav由闭合电路欧姆定律得电流大小为电流方向从N流向M.路端电压为UMN=(2)全电路热功率为P=EI=第3页第3页专项一 电磁感应中电路问题(1)明确哪部分相称于电源,由法

2、拉第电磁感应定律和楞次定律拟定感应电动势大小和方向;(2)画出等效电路图;(3)利用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质求解未知物理量.第4页第4页 【例2】如图2所表示,两根无限长直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为 绝缘斜面上,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R电阻.一根质量为m均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上,导轨和金属杆电阻可忽略.让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑,通过足够长时间后,金属杆达到最大速度vm,在这个过程中,电阻R上产生热为Q.导轨和金属杆接触良好,它们之间动摩擦因数为 ,且 tan .重力加速度为g.(1)求磁感

3、应强度大小.第5页第5页(2)金属杆在加速下滑过程中,当速度达到 vm时,求此时杆加速度大小.(3)求金属杆从静止开始至达到最大速度时下降高度.第6页第6页解析 (1)当杆达到最大速度时受力平衡,受力以下图所示.mgsin =BIL+ FNFN=mgcos 电路中电流解得第7页第7页(2)当杆速度为 vm时,由牛顿第二定律mgsin -BIL- FN=ma此时电路中电流I=解得a= g(sin - cos )(3)设金属杆从静止开始至达到最大速度时下降高度为h,由能量守恒mgh= 又h=xsin解得h=第8页第8页答案第9页第9页 专项二 电磁感应中动力学分析基本思绪:导体受力运动产生感应电动

4、势感应电流通电导体受安培力合力改变加速度改变速度改变感应电动势改变周而复始循环,循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态. 第10页第10页+1练习.如图6所表示,平行光滑金属导轨竖直放置,宽为L,上端接有阻值为R定值电阻,质量为m金属杆与导轨垂直且接触良好.匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.导轨和杆电阻不计. 金属杆由静止开始下落,下落h时速度达到最大,重力加速度为g.求: (1)金属杆最大速度vm. (2)金属杆由静止开始下落至速度最大过程中,电 阻R上产生热量Q.图6第11页第11页解析 (1)金属杆速度最大时,安培力与重力平衡,有mg=BIL金属杆中电动势E=BLv由欧姆定

5、律I= ,则有vm=(2)由功效关系得mgh=Q+ mv2则Q=mgh- m =mgh-答案 (1) (2)第12页第12页本章能力要求：1、能够从空间想象角度理解法拉第电磁感应定律；2、用画图办法将题目中所叙述电磁感应现象表示出来；3、能够将电磁感应现象实际问题抽象成直流电路问题；4、能够用能量转化和守恒观点分析处理电磁感应问题；会用图象表示电磁感应物理过程,5、也能够辨认电磁感应问题图象.第13页第13页第14页第14页 在本章知识应用过程中,试卷中常犯错误主要表现在：概念理解不准确；空间想象出现错误；利用楞次定律和法拉第电磁感应定律时,操作环节不规范；不会利用图象法来研究处理,综合利用电

6、路知识时将等效电路图画错.第15页第15页易错点实例分析29.不能准确判断图象改变产生错误【试题回放】 如图1(a)所表示,面积为0.01 m2、电阻为0.1 正方形 导线框放在匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直.磁 感应强度B随时间t改变图线如图(b).t=0时刻,磁感应 强度方向垂直于纸面向里.在1 s末线框中感应电流 大小为 A.若要求水平向左为正方向,请在 图(c)中定性画出前4 s内ab边所受安培力F随时间t 改变图线.第16页第16页【错解分析】 本题出现错误主要原因是画图象时没有考虑到磁感应强度改变,误认为安培力为恒力.错解下列：依据法拉第电磁感应定律E=nI=0.2 A,则F=

7、ILB=0.20.12 N=0.4 N,得犯错误图象如图所表示.图1第17页第17页【正确答案】 线圈中磁通量发生改变,磁通量改变率不变,产生感应电动势不变, 依据法拉第电磁感应定律E= n 得E=0.02 V,I=0.2 A. 线圈中产生感应电流,ab受到安培力作用,但由于磁感应强度是改变,因此ab边受到安培力是改变.若要求向左为正方向,依据F=ILB,安培力与B成正比,01 s安培力正向减小,12 s安培力为反向增大,23 s为正向减小,34 s为反向增大.Ft图象如图所表示.第18页第18页 图象类问题是高考考察热点内容,在历年高考试卷中经常有所表达,但在考察过程中错误率也较高,主要表达

8、在有些同窗对坐标轴上单位没有弄清楚,对物理量在改变过程中大小、正负没有分析清楚.解答图象问题关键是正确过程分析,只有明确各物理量随时间(或位置等)改变情况,才也许选择或画出正确图象.第19页第19页30.由于对电磁感应中电路结构分析不妥造成错误【试题回放】 如图2甲所表示,两根电阻不计光滑平行金属导轨水平固定放置,间距为d=0.5 m,左端连接一个阻值为R=2 电阻,右端连接一个阻值为RL=4 小灯泡,在矩形区域CDEF内有竖直向上匀强磁场,磁感应强度B随时间按图乙所表示规律改变,CE长为x=2 m.在t=0时刻,一阻值为r=2 金属棒在恒力F作用下由静止开始从图示ab位置沿导轨向右运动,金属

9、棒从ab运动到EF过程中,小灯泡亮度始终没有发生改变,求：第20页第20页(1)通过小灯泡电流.(2)恒力F大小.(3)金属棒质量.图2第21页第21页【错解分析】 本题出现主要错误是没有分析清楚金属棒在进入磁场前后电路结构改变,认为金属棒始终是“电源”,电阻与灯泡并联,造成回路电阻计算及后续计算错误；另一方面,尚有部分学生认为金属棒始终要受到安培力作用,不能从图乙中准确获取相关信息,给(2)(3)两问计算造成障碍.第22页第22页【正确答案】(1)金属棒未进入磁场时,R总=RL+ =5 电路中电动势E1=通过小灯泡电流(2)由于小灯泡亮度不变,故4 s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动,此时金属

10、棒中电流由平衡条件有F=FA=BId=0.3 N.第23页第23页(3)金属棒进入磁场后电路中电动势可得金属棒匀速运动速度v= =1 m/s,则 电路结构分析是解答此题基础,复杂一点电磁感应问题普通都会涉及电路结构分析,本题电路看起来简朴,使得部分学生粗心大意,不仔细审题,在不清楚电路结构情况下贸然解答,造成错误.第24页第24页31.动态电磁感应问题中常见错误 【试题回放】 如图3所表示,一个U形导体框架,其宽度 L=1 m,框架所在平面与水平面夹用 =30.其电阻可忽略不计.设匀强磁 场与U形框架平面垂直.匀强磁场 磁感强度B0.2 T.今有一条形导体ab,其质量为m0.5 kg, 有效电

11、阻R=0.1 ,跨接在U形框架上,并且能无摩擦地滑 动,求: (1)由静止释放导体,导体ab下滑最大速度vm. (2)在最大速度vm时,在ab上释放电功率.(g=10 m/s2)图3第25页第25页【错解分析】 错解一： (1)ab导体下滑过程中受到重力G和框 架支持力FN,如图所表示. 依据牛顿第二定律 F=ma mgsin =ma a=gsin 导体初速度为v0=0,导体做匀加速直线运动,由运动学 公式v=v0+at=5t第26页第26页伴随t增大,导体速度v增大vm由=BLv可知当vm,电功率p错解二：当导体所受合力为零时,导体速度达到最大值.(1)导体ab受G和框架支持力FN,而做加速

12、运动由牛顿第二定律mgsin 30=maa=gsin 30第27页第27页但是导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势,回路中就会有感应电流,感应电流使得导体受到磁场安培力作用.设安培力为FA.伴随速度v增长,加速度a逐步减小.当a=0时,速度v有最大值第28页第28页分析导体ab下滑过程中物理量改变因果关系是求ab导体下滑最大速度关键.错解一：正是由于对电磁现象规律和力与运动关系理解不够,错误地分析出ab导体在下滑过程中做匀加速运动.事实上,导体ab只要有速度,就会产生感应电动势,感应电流在磁场中受到安培力作用.安培力随速度增长而增大,且安培力方向与速度方向相反,导体做加速度逐步减小变加速直线运动.错解二：分析过程是正确,但是把导体下滑时产生电动势写错了公式,=BLvsin 30中30是错误.=BLvsin 中 角应为磁感强度B与速度v夹角.本题中 =90.第29页第29页【正确答案】(1)导体ab受G和框架支持力FN,而做加速运动由牛顿第二定律mgsin 30=maa=gsin 30=5 m/s2但是导体从静止开始运动后,就会产生感应电动势,回路中就会有感应电流,感应电流使得导体受到磁场安培力作用.设安培力为FA第30页第30页伴随速度v增长,加速度a逐步减小.当a=0时,速度v有最大值(