第06节法拉弟电磁感应定律应用(二).ppt

1、电磁感应中的综合问题分析,一.考点分析： 高考对本部分内容考查频率很高。电磁感应现象与磁场、能量等相联系的综合题及图像问题在近几年高考中也时有出现，主要的题型有杆+导轨模型问题，线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图像的问题等，此外磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛应用的问题也常涉及。,二.本节内容主要解决电磁感应中涉及电荷量、动量、能量的问题。复习重点放在以下几个方面 1.电路分析 2.受力分析，运动过程分析 3.含容电路充放电过程的分析 4.运用匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律突破难点 5.学会应用图像解决非匀变速运动；用微元、积分的思想思考变化过程。,

2、1.电荷量的求解,2.求解焦耳热Q的三种方法 (1)焦耳定律：QI2Rt.适用求 恒定电流或是正弦交流电产生的热量 (2)功能关系：QW克服安培力。 适用安培力为恒力、纯电阻电路的情况 (3)能量转化：QE其他能的减少量. 普遍使用 3.用到的物理规律 匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、动量定理、动量守恒。能量守恒定律等.,在电磁感应中用动量定理求变力的时间、速度、位移和电荷量,一般应用于单杆切割磁感线运动,电磁感应中的动量和能量问题,一般应用于双杆切割磁感线运动 (1)如果双杆运动过程,双杆系统所受合外力为零,首先用动量守恒定律求速度,再用能量守恒定律求电能. (2)如果双杆运动

3、过程,双杆系统不符合动量守恒,应用好电路问题的两个分析:“电源”的分析和“运动”的分析.,练习1.(2018江苏卷,9)(多选)如图所示,竖直放置的“ ”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场,的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场和时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g.金属杆( ) A.刚进入磁场时加速度方向竖直向下 B.穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间 C.穿过两磁场产生的总热量为4mgd D.释放时距磁场上边界的高度h可能小于,BC,BC,我的同学0407_1.mov,难点突破（茂名一中2019届高三物理

4、周测1）一个固定在水平面上的光滑物块，其左侧面是斜面AB，右侧面是曲面AC已知AB和AC的长度相同两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑，下列判断正确的是 （ ） A. p小球先到达水平面 B. q小球先到达水平面 C. 两小球到达水平面时速度相同 D. 两小球到达水平面时速率相同,BD,知识归纳： 1.运动分析、受力分析 2.图像法解决非匀变速直线运动问题 2.运用能量的观点解决问题,练习2.（浙江省2017普通高校招生选考科目考试物理试题）.间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示，倾角为的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间I中

5、，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”（由两根长为l的金属杆cd和ef，用长度为L的刚性绝缘杆连接构成），在“联动双杆”右侧存在大小为B2，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间II，其长度大于L，质量为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆ab与“联动双杆”发生碰撞，碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间II并从中滑出，运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直，已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02，m=0.1kg，l=0.5m，L=0.3m，=30，B1=0.

6、1T，B2=0.2T，不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应，求： （1）杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0； （2）“联动三杆”进入磁场区间II前的速度大小v； （3）“联动三杆”滑过磁场区间II产生的焦耳热Q,练习2.（浙江省2017普通高校招生选考科目考试物理试题）.间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示，倾角为的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间I中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”（由两根长为l的金属杆cd和ef，用长度为L的刚性绝缘杆连接构成），在“联动双杆”右侧存在大小为B2，方向垂直导轨平面向上的

7、匀强磁场区间II，其长度大于L，质量为m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆ab与“联动双杆”发生碰撞，碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间II并从中滑出，运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直，已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02，m=0.1kg，l=0.5m，L=0.3m，=30，B1=0.1T，B2=0.2T，不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应，求： （1）杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0； （2）“联动三杆”进入磁场区间II前的速度大小v； （3）“

8、联动三杆”滑过磁场区间II产生的焦耳热Q,知识归纳： 1.电路分析 2.受力分析、运动分析 3.应用动力学、动量、能量的观点解决问题,练习3.2017年全国普通高等学校招生统一考试物理天津) 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触首先开关S接1，使电容器完全充电然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），M

9、N开始向右加速运动当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨问： （1）磁场的方向； （2）MN刚开始运动时加速度a的大小； （3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少,练习3.2017年全国普通高等学校招生统一考试物理天津) 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触首先开关S接1，使电容器

10、完全充电然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨问： （1）磁场的方向； （2）MN刚开始运动时加速度a的大小； （3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少,知识归纳 (一轮优化设计P222第4题),知识归纳：含容电路放电型 注意分析放电的变化过程 求速度v时结合动量定理来求,练习4.（2013年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试）如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L。导轨上端接有一平行板电容器，电容

11、为C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求: （1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系； （2）金属棒的速度大小随时间变化的关系。,练习4.（2013年全国普通高等学校招生统一考试理科综合能力测试）如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，间距为L。导轨上端接有一平行板电容器，电容为C。导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量

12、为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求: （1）电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系； （2）金属棒的速度大小随时间变化的关系。,知识归纳：含容电路充电型 根据电流的定义来求瞬时电流 根据题意建立各个物理量之间的关系,2016年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国1卷） 某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出；玩具底部为平板（面积略大于S）；

13、水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为，重力加速度大小为g。求 （i）喷泉单位时间内喷出的水的质量； （ii）玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度。,练习5.2017年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京精编版) 发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。,（1）求在t时间内，图1“发电机”产生的电