高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4講 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的案例分析課件 滬科版選修32

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1、1.知道反電動(dòng)勢(shì)的概念，會(huì)用電磁感應(yīng)定律判定知道反電動(dòng)勢(shì)的概念，會(huì)用電磁感應(yīng)定律判定反電動(dòng)勢(shì)的方向反電動(dòng)勢(shì)的方向2.理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化，會(huì)解決有關(guān)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化，會(huì)解決有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化問題能量的轉(zhuǎn)化問題(重點(diǎn)重點(diǎn))3.會(huì)用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析問題會(huì)用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)來分析問題(難點(diǎn)難點(diǎn))新知初探新知初探自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、反電動(dòng)勢(shì)一、反電動(dòng)勢(shì)定義定義1.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈因切割磁感線，所以會(huì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈因切割磁感線，所以會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生_線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟加在線圈上的電壓方向勢(shì)跟加在線圈上的電壓方向_把這個(gè)跟把這個(gè)跟外加電壓方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做

2、反電動(dòng)外加電壓方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做反電動(dòng)勢(shì)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相反相反2.具有反電動(dòng)勢(shì)的電路中的功率關(guān)系具有反電動(dòng)勢(shì)的電路中的功率關(guān)系IUIE反反I2R，_是電源供給電動(dòng)機(jī)的功是電源供給電動(dòng)機(jī)的功率率(輸入功率輸入功率)，_是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率率(輸出功率輸出功率)，_是電動(dòng)機(jī)回路中損失的是電動(dòng)機(jī)回路中損失的熱功率熱功率IUIE反反I2R想一想想一想電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn)時(shí)，為什么要立即電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn)時(shí)，為什么要立即切斷電源？切斷電源？提示：提示：如果電動(dòng)機(jī)工作時(shí)由于機(jī)械阻力過大如果電動(dòng)機(jī)工作時(shí)由于機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)消失，電阻很小而停止轉(zhuǎn)動(dòng)

3、，這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)消失，電阻很小的線圈直接連在電源的兩端，電流會(huì)很大，的線圈直接連在電源的兩端，電流會(huì)很大，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)把電動(dòng)機(jī)燒壞時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)把電動(dòng)機(jī)燒壞二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能關(guān)系二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的功能關(guān)系在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服_做功的過程做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程，克就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程，克服服_做了多少功做了多少功,就有多少其他形式的就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；能轉(zhuǎn)化為電能； _做正功的過程就是做正功的過程就是將 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 其 他 形 式 的 能 的 過 程 ，將 電 能 轉(zhuǎn) 化 為 其 他 形 式 的 能 的 過 程 ，

4、_做了多少正功做了多少正功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能其他形式的能安培力安培力安培力安培力安培力安培力安培力安培力學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1.反電動(dòng)勢(shì)的原理是什么？其作用是什么？反電動(dòng)勢(shì)的原理是什么？其作用是什么？2.反電動(dòng)勢(shì)的方向判斷和電動(dòng)勢(shì)一樣嗎？反電動(dòng)勢(shì)的方向判斷和電動(dòng)勢(shì)一樣嗎？要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)對(duì)反電動(dòng)勢(shì)的理解對(duì)反電動(dòng)勢(shì)的理解1.反電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原理反電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原理如圖所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過如圖如圖所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過如圖所示電流時(shí)，線圈受安培力方所示電流時(shí)，線圈受安培力方向可由左手定則判定，轉(zhuǎn)動(dòng)方向可由左手定則判定，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，此時(shí)向如圖所示，此時(shí)AB、C

5、D兩邊切割磁感線，兩邊切割磁感線，必有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，感應(yīng)電流方向可由右必有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，感應(yīng)電流方向可由右手定則來判定，與原電流方向相反，故這個(gè)手定則來判定，與原電流方向相反，故這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫做反電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)叫做反電動(dòng)勢(shì)2.反電動(dòng)勢(shì)的作用反電動(dòng)勢(shì)的作用反電動(dòng)勢(shì)會(huì)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果線圈維持反電動(dòng)勢(shì)會(huì)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果線圈維持原來的轉(zhuǎn)動(dòng)，電源就要向電動(dòng)機(jī)提供電能，原來的轉(zhuǎn)動(dòng)，電源就要向電動(dòng)機(jī)提供電能，此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如圖所示，如圖所示，M為一線圈電阻為一線圈電阻r0.4 的電動(dòng)機(jī)，的電動(dòng)機(jī)，R24 ，電源電動(dòng)勢(shì)，電源電動(dòng)勢(shì)E40 V當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，

6、電流表的示數(shù)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)I11.6 A；當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)閉合時(shí)，電流表的示數(shù)I24.0 A，求，求開關(guān)開關(guān)S閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱消耗的功率和電動(dòng)機(jī)閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱消耗的功率和電動(dòng)機(jī)線圈的反電動(dòng)勢(shì)線圈的反電動(dòng)勢(shì)E反反例例1【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】解此題應(yīng)注意兩點(diǎn)：解此題應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)電鍵斷開和閉合時(shí)電路結(jié)構(gòu)及滿足的規(guī)律電鍵斷開和閉合時(shí)電路結(jié)構(gòu)及滿足的規(guī)律(2)利用功率關(guān)系利用功率關(guān)系UIIEI2R計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)計(jì)算反電動(dòng)勢(shì)【答案答案】2.5 W35 V【規(guī)律方法規(guī)律方法】 (1)電動(dòng)機(jī)問題涉及工作電壓、電動(dòng)機(jī)問題涉及工作電壓、電流和功率電流和功率,特別是總功率、內(nèi)阻發(fā)熱功率、

7、特別是總功率、內(nèi)阻發(fā)熱功率、輸出功率的關(guān)系輸出功率的關(guān)系(2)解題方法是從電動(dòng)機(jī)的總功率入手，找出解題方法是從電動(dòng)機(jī)的總功率入手，找出發(fā)熱功率和輸出功率，對(duì)應(yīng)列方程求解發(fā)熱功率和輸出功率，對(duì)應(yīng)列方程求解變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練一臺(tái)小型直流風(fēng)扇的額定電壓為一臺(tái)小型直流風(fēng)扇的額定電壓為22 V，正常，正常工作時(shí)的電流為工作時(shí)的電流為0.8 A，若電動(dòng)機(jī)的線圈電阻，若電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為為2.5 ，則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為，則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為_,電動(dòng)機(jī)的輸出功率為電動(dòng)機(jī)的輸出功率為_解析：由解析：由UIRE知知EUIR(220.82.5) V20 VP出出EI200.8 W16 W.答案：答案：20 V

8、16 W學(xué)案導(dǎo)引學(xué)案導(dǎo)引1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中如何實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化？電磁感應(yīng)現(xiàn)象中如何實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化？2.處理能量問題的基本思路是什么？處理能量問題的基本思路是什么？電磁感應(yīng)中的能量問題電磁感應(yīng)中的能量問題1.電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能和電電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能和電能之間的轉(zhuǎn)化能之間的轉(zhuǎn)化(2)感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，外力克服安感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，外力克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能流做功再將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(3)電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計(jì)算，公電流做功產(chǎn)

9、生的熱量用焦耳定律計(jì)算，公式為式為QI2Rt.2.電磁感應(yīng)中求解電能的思路電磁感應(yīng)中求解電能的思路(1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功生的電能等于克服安培力所做的功(2)利用能量守恒求解：相應(yīng)的其他能量的減利用能量守恒求解：相應(yīng)的其他能量的減少量等于產(chǎn)生的電能少量等于產(chǎn)生的電能(3)利用電路特征求解：通過電路中所消耗的利用電路特征求解：通過電路中所消耗的電能來計(jì)算電能來計(jì)算3.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中應(yīng)用能量守恒定律解題的在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中應(yīng)用能量守恒定律解題的一般思路一般思路(1)分析回路，分清電源和外電路分析回路，分清電源和外電

10、路在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)于外電路外電路(2)分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化如：的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化如：(3)根據(jù)能量守恒列方程求解根據(jù)能量守恒列方程求解做功情況做功情況能量變化特點(diǎn)能量變化特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦力做功力做功有內(nèi)能產(chǎn)生有內(nèi)能產(chǎn)生重力做功重力做功重力勢(shì)能必然發(fā)生變化重力勢(shì)能必然發(fā)生變化克服安培克服安培力做功力做功必然有其他形式的能

11、轉(zhuǎn)化為電必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能就產(chǎn)生多少電能安培安培力力做做正功正功電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 如圖所示，固定的如圖所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為為L(zhǎng)，左端接有阻值為，左端接有阻值為R的的電阻，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為電阻，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略，初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度均可忽略，初始時(shí)刻，彈簧恰處于

12、自然長(zhǎng)度,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0.在沿導(dǎo)軌往在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好的接觸保持良好的接觸例例2(1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力(2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，則這一過程中安培力所，則這一過程中安培力所做的功做的功W1和電阻和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別是多分別是多少？少？(3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)

13、直到最終靜止的過程中，電阻導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？為多少？【規(guī)律方法規(guī)律方法】分析電磁感應(yīng)中的能量問題分析電磁感應(yīng)中的能量問題時(shí)，搞清電路結(jié)構(gòu)、分清各種形式能的轉(zhuǎn)化時(shí)，搞清電路結(jié)構(gòu)、分清各種形式能的轉(zhuǎn)化是前提，借助閉合電路歐姆定律、能量守恒是前提，借助閉合電路歐姆定律、能量守恒列式是關(guān)鍵列式是關(guān)鍵變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2.如圖所示，電阻不計(jì)的光如圖所示，電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌滑平行金屬導(dǎo)軌MN和和OQ水水平放置，平放置，MO間接有阻值為間接有阻值為R的電阻，導(dǎo)軌相的電阻，導(dǎo)軌相距為距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為，其間有豎直向下的勻

14、強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m，電阻為，電阻為R0的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好用平行于并接觸良好用平行于MN向右的水平力拉動(dòng)向右的水平力拉動(dòng)CD從靜止開始運(yùn)動(dòng)，拉力的功率恒定為從靜止開始運(yùn)動(dòng)，拉力的功率恒定為P，經(jīng)過時(shí)間經(jīng)過時(shí)間t導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒CD達(dá)到最大速度達(dá)到最大速度v0.求：求：(1)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；的大??；(2)該過程中該過程中R電阻上所產(chǎn)生的電熱電阻上所產(chǎn)生的電熱電磁感應(yīng)中的力、電綜合問題電磁感應(yīng)中的力、電綜合問題經(jīng)典案例經(jīng)典案例(12分分)(2011高考四川卷高考四川卷)如圖所如圖所示，間距示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌的平行金屬導(dǎo)軌a1

15、b1c1和和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)，在水平面分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)，在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4 T、方向豎直向上和方向豎直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上、方向垂直于斜面向上的勻的勻熱點(diǎn)示例熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展創(chuàng)新拓展強(qiáng)磁強(qiáng)磁場(chǎng)電阻場(chǎng)電阻R0.3 、質(zhì)量、質(zhì)量m10.1 kg、長(zhǎng)、長(zhǎng)為為l的相同導(dǎo)體桿的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上分別放置在導(dǎo)軌上,S桿的兩端固定在桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好無摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好

16、. 一端系于一端系于K桿中點(diǎn)桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)滑輪自然下垂，繩的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán)已知小環(huán)以的小環(huán)已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻作用下勻速運(yùn)動(dòng)不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦速運(yùn)動(dòng)不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦,繩不可伸繩不可伸長(zhǎng)取長(zhǎng)取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：求：(1)小環(huán)所受摩擦力的大小；小環(huán)所受摩擦力的大??；(2)Q桿所受拉力的瞬間功率桿所受拉力的瞬間功率【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥

17、】(1)對(duì)小環(huán)應(yīng)用牛頓第二定律對(duì)小環(huán)應(yīng)用牛頓第二定律,求解摩擦力求解摩擦力(2)從桿從桿Q的平衡條件入手求解拉力的平衡條件入手求解拉力F的大小的大小(3)從桿從桿K的平衡條件結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律的平衡條件結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律的推論，以及歐姆定律的推論，以及歐姆定律(含并聯(lián)電路特點(diǎn)含并聯(lián)電路特點(diǎn))進(jìn)行進(jìn)行求解速度求解速度v.【解題樣板解題樣板】(1)以小環(huán)為研究對(duì)象，由牛以小環(huán)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律頓第二定律m2gfm2a(2分分)代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得f0.2 N(1分分)(2)設(shè)流過桿設(shè)流過桿K的電流為的電流為I，由平衡條件得，由平衡條件得fB1Il(2分分)對(duì)桿對(duì)桿Q，根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)以及平衡條件得，根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)以及平衡條件得B22IlFm1gsin(2分分)【答案答案】(1)0.2 N(2)2 W