高考物理一轮复习课件电磁感应感生动生电动势

高中物理解题模型高中物理

一轮复习电磁感应（2/9）高中物理

一轮复习电磁感应（2/9）1楞次定律2电磁感应定律3电路分析4线框模型5单杆模型6双杆模型7功能及动量8图像问题9电磁感应应用相关知识：1.感生电动势：电磁感应

—电磁感应定律（下）BS涡旋电场：①由变化的磁场激发；②无源场，电场线闭合；③非保守场，没有电势的概念；2.动生电动势：××××v+qvBF洛1εLF电v合vv′F洛1F洛2F洛非静电力：洛伦兹力沿导棒分力（正功）；安培力：洛伦兹力垂直导棒分力（负功）；3.感应电动势的叠加：判断方法：楞次定律；①面积变化与磁场变化引起磁通量变化趋势相同；②面积变化与磁场变化引起磁通量变化趋势相反；相关知识：4.感应电动势大小计算：平均感应电动势大小：注意：电磁感应

—电磁感应定律（下）特点：磁感应强度和线圈面积都改变；××××abcdvBMNBtOB0B2B1tx0L①感生电动势：②动生电动势：③感生+动生电动势：瞬时感应电动势大小：注意：①感生电动势：S为有效面积；②动生电动势：L为有效长度，v为有效速度；【例题1】如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时abed构成一个边长为L的正方形，开始时磁感应强度为B0。①若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化？（写出B与t的关系式）②若从t=0时刻起，磁感应强度B随时间t增加，B与时间t的关系式为B=B0+kt（k为比例系数），为使棒中不产生感应电流，则棒的速度v应随时间t怎样变化？（写出v与t的关系式）总结：1.不产生感应电流的条件是磁通量变化自始至终都为零，所以末状态磁通量φ是含有时间t的函数；2.一问末状态磁通量是只关于时间t的函数；二问末状态磁通量是关于位移x和时间t的函数，通过整理得到位移x和时间t的函数关系，最后求导得到速度v和时间t的函数关系式。电磁感应

—电磁感应定律（下）①②【例题2】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m。导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离L=0.20m．有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s．一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求：在t=0.60s时金属杆所受的安培力。总结：1.计算瞬时感应电动势一般采用动生电动势与感生电动势叠加的方法求解，本题面积及磁感应强度都增大；2.由于本题电阻与位移x成正比，感生电动势与位移x也成正比，所以电流大小与加速度无关；电磁感应

—电磁感应定律（下）PQ【例题3】如图所示，两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角为θ=74°，导轨单位长度的电阻为r0=0.1Ω/m。导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，且磁场随时间均匀变化，磁场的磁感应强度B与时间t的关系为B=k/t，其中比例系数k=2T·s。将电阻不计的金属杆MN放置在水平桌面上，在外力作用下，t=0时刻金属杆以恒定速度v=2m/s从O点开始向右滑动。在滑动过程中保持MN垂直于两导轨间夹角的平分线，且与导轨接触良好。（已知导轨和金属杆杆均足够长，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：①在t=6.0s时，回路中的感应电动势的大小；②在t=6.0s时，金属杆MN所受安培力的大小；③在t=6.0s时，外力对金属杆MN所做功的功率。总结：1.本题感生电动势与动生电动势方向反向，利用瞬时感应电动势公式计算，注意写成两者之差；2.由于本题磁通量变化率恒定，在计算中既可以用瞬时感应电动势计算也可用平均感应电动势计算；电磁感应

—电磁感应定律（下）①方法一：方法二：②③【例题4】如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。①问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？②求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量。③探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向。总结：1.导棒在圆弧内运动只有感生电动势，到达低端后注意电动势的叠加；2.判断感应电流方向要注意分类讨论；电磁感应

—电磁感应定律（下）感应电流的大小和方向均不发生改变。因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同。①②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—电磁感应定律（下）【例题1】如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时abed构成一个边长为L的正方形，开始时磁感应强度为B0。①若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化？（写出B与t的关系式）②若从t=0时刻起，磁感应强度B随时间t增加，B与时间t的关系式为B=B0+kt（k为比例系数），为使棒中不产生感应电流，则棒的速度v应随时间t怎样变化？（写出v与t的关系式）①②例题1例题2例题3例题4电磁感应

—电磁感应定律（下）【例题2】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m。导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离L=0.20m．有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s．一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求：在t=0.60s时金属杆所受的安培力。PQ例题1例题2例题3例题4电磁感应

—电磁感应定律（下）【例题3】如图所示，两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角为θ=74°，导轨单位长度的电阻为r0=0.1Ω/m．导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，且磁场随时间均匀变化，磁场的磁感应强度B与时间t的关系为B=k/t，其中比例系数k=2T·s．将电阻不计的金属杆MN放置在水平桌面上，在外力作用下，t=0时刻金属杆以恒定速度v=2m/s从O点开始向右滑动．在滑动过程中保持MN垂直于两导轨间夹角的平分线，且与导轨接触良好。（已知导轨和金属杆杆均足够长，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：①在t=6.0s时，回路中的感应电动势的大小；②在t=6.0s时，金属杆MN所受安培力的大小；③在t=6.0s时，外力对金属杆MN所做功的功率。①方法一：方法二：②③例题1例题2例题3例题4电磁感应

—电磁感应定律（下）【例题4】如图（a）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B（t），如图（b）所示，两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧顶端。设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。①问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？②求0到时间t0内，回路中感应电流产生的焦耳热量。③探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向。感应电流的大小和方向均不发生改变。因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同。①②③本节重点：1.感生+动生电动势产生原因：①宏观条件：感生电动势——线圈面积不变，磁感应强度变化