高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題10 電磁感應(yīng) 第3講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件

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1、第第3講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用講電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用【考綱解讀【考綱解讀】1.能認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)，并能計(jì)算能認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)中的電路結(jié)構(gòu)，并能計(jì)算電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流、電功等；電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流、電功等；2.能由給定的電磁感應(yīng)過程判能由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，斷或畫出正確的圖象或由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量；求解相應(yīng)的物理量；3.能解決電磁感應(yīng)問題中涉及安培力的動(dòng)能解決電磁感應(yīng)問題中涉及安培力的動(dòng)態(tài)分析和平衡問題；態(tài)分析和平衡問題；4.會(huì)分析電磁感應(yīng)問題中的能量轉(zhuǎn)化，并會(huì)分析電磁感應(yīng)問題中的能量轉(zhuǎn)化，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算會(huì)

2、進(jìn)行有關(guān)計(jì)算考點(diǎn)O講堂梳理自查電源電源 內(nèi)阻內(nèi)阻 外阻外阻 Blv BIl Blv 2安培力的方向 (1)先用_判定感應(yīng)電流方向，再用_判定安培力方向 (2)根據(jù)楞次定律，安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向_右手定則右手定則 左手定則左手定則 相反相反 四、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 1過程分析 (1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程 (2)感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，若克服安培力做功，則_的能轉(zhuǎn)化為_；若安培力做正功，則電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 (3)當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，_能轉(zhuǎn)化為_的能 2安培力做功和電能變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系 “外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的

3、能轉(zhuǎn)化為電能；安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能其他形式其他形式 電能電能 電電 其他形式其他形式 1對(duì)電磁感應(yīng)電路問題的考查(多選)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置，間距為l1 m，cd間，de間，cf間分別接阻值為R10 的電阻一阻值為R10 的導(dǎo)體棒ab以速度v4 m/s勻速向左運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.5 T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列說法中正確的是() A導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛蒪到a Bcd兩端的電壓為1 V Cde兩端的電壓為1 V Dfe兩端的電壓為1 V 【答案】BD 2對(duì)電磁感應(yīng)圖象的考查如圖甲，線圈ab，

4、cd繞在同一軟鐵芯上在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線圈cd間電壓如圖乙所示已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中，可能正確的是() 【答案】C 【解析】由題圖乙可知在cd間不同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的電壓是恒定的，所以在該時(shí)間段內(nèi)線圈ab中的磁場(chǎng)是均勻變化的，則線圈ab中的電流是均勻變化的，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確 3對(duì)電磁感應(yīng)能量問題的考查如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN，PQ平行放置，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，導(dǎo)軌的下端接有電阻當(dāng)導(dǎo)軌所在空間沒有磁場(chǎng)時(shí)，使導(dǎo)體棒ab以平行導(dǎo)軌平面的初速度v0沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為H；當(dāng)導(dǎo)

5、軌所在空間存在方向與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為h.兩次運(yùn)動(dòng)中ab始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好關(guān)于上述情景，下列說法中正確的是() A兩次上升的最大高度比較，有Hh B兩次上升的最大高度比較，有Hh C無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻中有電熱產(chǎn)生 D有磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻中有電熱產(chǎn)生 【答案】D 【解析】沒有磁場(chǎng)時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，沒有電熱產(chǎn)生，C錯(cuò)誤有磁場(chǎng)時(shí)，ab切割磁感線，重力和安培力均做負(fù)功，機(jī)械能減小，有電熱產(chǎn)生，故ab上升的最大高度變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確 1電磁感應(yīng)與電路知識(shí)的關(guān)系圖考點(diǎn)1電磁感應(yīng)中的電路問題

6、2電磁感應(yīng)中的兩類電路問題 (1)以部分電路歐姆定律為中心，包括六個(gè)基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱)，三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)，以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等) (2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢(shì)概念，閉合電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化 3解決電磁感應(yīng)中的電路問題三個(gè)步驟 思路剖析：(1)如何求解導(dǎo)體棒AB產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？(2)導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，有哪些力做功？分別做正功還是負(fù)功？ 【答案】D 在電磁感應(yīng)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)，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源，將它們接上電容器，便可對(duì)電容器進(jìn)行

7、充電；將它們接上用電器，便可對(duì)用電器供電因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法是： 1確定電源：切割磁感線的導(dǎo)體棒或磁能量變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向 2分清電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路對(duì)整個(gè)回路分析清楚哪一部分是電源，哪一部分為負(fù)載以及負(fù)載的連接性質(zhì) 3利用電路規(guī)律求解：運(yùn)用全電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路性質(zhì)，電功率公式聯(lián)立求解值得注意的是在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有時(shí)導(dǎo)體的兩端有電壓，但沒有電流流過，如果求導(dǎo)體的兩端有電壓要加上沒有電流部分的電勢(shì)差 1圖象問題的求解類型 (1)根據(jù)電磁感應(yīng)過程選圖象考點(diǎn)2電磁

8、感應(yīng)中的圖象問題 (2)根據(jù)圖象分析判斷電磁感應(yīng)過程 2電磁感應(yīng)中圖象類選擇題的兩個(gè)常用方法 (1)排除法：定性分析電磁感應(yīng)過程中物理量的變化趨勢(shì)(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是分析物理量的正負(fù)，以排除錯(cuò)誤的選項(xiàng) (2)函數(shù)法：根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖象進(jìn)行分析和判斷 例2將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi)回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中回路的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)，以向里為磁場(chǎng)的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示用F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正

9、確反映F隨時(shí)間t變化的圖象是() 【答案】B 練2如圖甲所示，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的銅圓環(huán)，規(guī)定從上向下看時(shí)，銅環(huán)中的感應(yīng)電流I沿順時(shí)針方向?yàn)檎较驁D乙表示銅環(huán)中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象，則磁場(chǎng)B隨時(shí)間t變化的圖象可能是下圖中的() 【答案】B 【解析】由圖乙可知，從1 s到3 s無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，所以穿過圓環(huán)的磁通量不變，所以排除C項(xiàng)，對(duì)于A項(xiàng)，從0到1 s，磁通量不變，感應(yīng)電流也為零，所以排除；從電流的方向看，對(duì)于B項(xiàng)，從0到1 s，磁通量增大，由楞次定律可知電流是順時(shí)針方向，而D項(xiàng)從0到1 s電流為逆時(shí)針，故選項(xiàng)B正確 1力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系考點(diǎn)3電磁感

10、應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 2導(dǎo)體做變加速運(yùn)動(dòng)，最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)的分析思路 (1)做好受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 導(dǎo)體受力速度變化產(chǎn)生變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流導(dǎo)體受變化的安培力作用合外力變化加速度變化速度變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化最終加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，列方程求解 利用好導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的受力平衡方程往往是解決這類問題的突破口 (3)此類問題中極值問題的分析方法 加速度的最大值出現(xiàn)在初位置，可先對(duì)初位置進(jìn)行受力分析，然后由牛頓第二定律求解加速度 速度的最大值、最小值一般出現(xiàn)在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常根據(jù)平衡條件進(jìn)行分析和求解 (1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向； (2

11、)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd的速度v多大； (3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過程中，cd滑動(dòng)的距離x3.8 m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少 思路剖析：(1)ab剛好不下滑，隱含什么物理?xiàng)l件？(2)cd下滑時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向如何判讀？(3)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)受到哪些力，方向怎樣的？(4)cd下滑過程中，cd減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成什么能量？ 1能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法 (1)能量轉(zhuǎn)化 (2)求解焦耳熱Q的三種方法考點(diǎn)4電磁感應(yīng)中的能量學(xué)問題 2電能求解的三種思路 (1)利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功 (2)利用能量守恒或功能關(guān)系求解 (3)利用電路特征來(lái)求

12、解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算 (1)此過程中電阻R1上產(chǎn)生的熱量； (2)此過程中電流表的讀數(shù)； (3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 思路剖析：先根據(jù)感應(yīng)電流以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變的特點(diǎn)確定金屬棒的速度，再結(jié)合能量守恒定律分析電阻上產(chǎn)生的總熱量，并利用兩電阻的關(guān)系確定電阻R1上產(chǎn)生的熱量因?yàn)槭呛愣娏?，故可以直接利用焦耳定律求解電流的大小以及電?dòng)勢(shì)的大小，并得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小微課堂電磁感應(yīng)中的“桿導(dǎo)軌”模型 練4如圖甲所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直放在相距為l的平行且無(wú)限長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒ab與平行金屬導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的

13、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值，不計(jì)其他電阻現(xiàn)由靜止釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)通過R的電荷量達(dá)到q時(shí)，導(dǎo)體棒ab剛好達(dá)到最大速度重力加速度為g. (1)求從釋放導(dǎo)體棒到棒達(dá)到最大速度時(shí)下滑的距離s和最大速度vm； (2)若將左側(cè)的定值電阻和滑動(dòng)變阻器換為水平放置的電容為C的平行板電容器，如圖乙所示，導(dǎo)體棒ab由靜止釋放到達(dá)到(1)中的速度vm需要多少時(shí)間(用vm表示最大速度)?模擬精選 組合專練 【答案】A 【答案】BD 熱點(diǎn)題組二電磁感應(yīng)中的圖象問題 3(2017年蘭州模擬)如圖所示，有一等腰直角三角形的區(qū)域，其斜邊長(zhǎng)為2L，高為L(zhǎng).在該區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的磁場(chǎng)，左側(cè)磁場(chǎng)

14、方向垂直紙面向外，右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd，從圖示位置開始沿x軸正方向以速度v勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域取沿順時(shí)針的感應(yīng)電流方向?yàn)檎?，則下列表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x變化的圖象正確的是() 【答案】D 【答案】BC 熱點(diǎn)題組四電磁感應(yīng)中的能量問題 5(多選)(2017年懷化檢測(cè))如圖，在水平桌面上放置兩條相距為l的平行光滑導(dǎo)軌ab與cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a，c端相連質(zhì)量為m，電阻也為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置并可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng)整個(gè)裝置放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.導(dǎo)體棒的中點(diǎn)系一不可伸長(zhǎng)的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一個(gè)質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用h表示物塊下落的高度(物塊不會(huì)觸地)，g表示重力加速度，其他電阻不計(jì)，則() 【答案】AC