高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 第29講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件

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1、電磁感應(yīng)第第 十十 章章第第29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)用考綱要求考綱要求考情分析考情分析命題趨勢(shì)命題趨勢(shì)1.電磁感應(yīng)電路問(wèn)題電磁感應(yīng)電路問(wèn)題2電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題問(wèn)題2016浙江卷，浙江卷，24高考對(duì)本專題內(nèi)容的考查主要是以選擇題高考對(duì)本專題內(nèi)容的考查主要是以選擇題的形式考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、安培的形式考查磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培定則、安培力有時(shí)也出現(xiàn)涉及安培力的計(jì)算題，但力有時(shí)也出現(xiàn)涉及安培力的計(jì)算題，但一般難度不大一般難度不大板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三欄目導(dǎo)航板板 塊塊 四四 1電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通

2、量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生_，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于_.因此，電磁感應(yīng)問(wèn)題往往又和電路問(wèn)題聯(lián)系在一起 解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問(wèn)題的基本方法如下： (1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的_和_ (2)畫等效電路圖 (3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律、電功率等公式聯(lián)立求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電源電源大小大小方向方向 2電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 (1)導(dǎo)體棒的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 平衡狀態(tài)導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，加速度為_(kāi)； 非平衡狀態(tài)導(dǎo)體棒的加速度不為零 (2)兩個(gè)研究對(duì)象及其關(guān)系 電磁感應(yīng)中導(dǎo)體棒既可看作電學(xué)對(duì)象(因?yàn)樗喈?dāng)于電源)，又可看作力學(xué)對(duì)象(因?yàn)橛懈?/p>

3、應(yīng)電流而受到安培力)，而感應(yīng)電流I和導(dǎo)體棒的_是聯(lián)系這兩個(gè)對(duì)象的紐帶零零速度速度v 電源電源變減速變減速 1如圖所示，用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在和紙面垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)磁場(chǎng)以每秒10 T的變化率增加時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差() AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 VB ACD 3如圖甲所示，導(dǎo)體圓環(huán)所圍的面積為10 cm2，電容器的電容為2 F(電容器的體積很小)，垂直穿過(guò)圓環(huán)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，則在1 s末電容器的帶電荷量為_(kāi)C；4 s末電容器的帶電荷量為_(kāi) C，帶正電的極板是_02

4、1011a 對(duì)電磁感應(yīng)電源的理解 (1)電源的正負(fù)極可用右手定則或楞次定律判定，要特別注意應(yīng)用“在內(nèi)電路中電流由負(fù)極到正極”這一規(guī)律進(jìn)行判定 (2)電磁感應(yīng)電路中的電源與恒定電流的電路中的電源不同，前者是由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，公式為EBlv，其大小可能變化，變化情況可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)情況判斷；而后者的電源電動(dòng)勢(shì)在電路分析中認(rèn)為是不變的 一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題一電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題 (3)在電磁感應(yīng)電路中，相當(dāng)于電源的導(dǎo)體(或線圈)兩端的電壓與恒定電流的電路中電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于電動(dòng)勢(shì)，除非切割磁感線的導(dǎo)體或線圈電阻為零 (4)在外電路電流由正極經(jīng)電阻流到負(fù)極，電流經(jīng)電阻R產(chǎn)

5、生電勢(shì)降落UIR (2)識(shí)別電路結(jié)構(gòu)、畫出等效電路 分析電路結(jié)構(gòu)，即分清等效電源和外電路及外電路的串并聯(lián)關(guān)系、判斷等效電源的正負(fù)極或電勢(shì)的高低等 (3)利用電路規(guī)律求解 一般是綜合應(yīng)用歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電容器充電及放電特點(diǎn)、電功和電功率的知識(shí)、法拉第電磁感應(yīng)定律等列方程求解 (1)在輻條OP轉(zhuǎn)過(guò)60的過(guò)程中，求通過(guò)LED燈的電流； (2)求圓環(huán)每旋轉(zhuǎn)一周，LED燈消耗的電能； (3)為使LED燈閃爍發(fā)光時(shí)更亮，可采取哪些改進(jìn)措施？(請(qǐng)寫出三條措施) 提示：由n個(gè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻都相同的電池連成的并聯(lián)電池組，它的電動(dòng)勢(shì)等于一個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)，它的內(nèi)電阻等于一個(gè)電池的內(nèi)電阻的n分之一 電磁感應(yīng)

6、現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受到安培力的作用，從而影響導(dǎo)體棒(或線圈)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 1兩種狀態(tài)及處理方法二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題狀態(tài)狀態(tài)特征特征處理方法處理方法平衡態(tài)平衡態(tài)加速度為零加速度為零根據(jù)平衡條件列式分析根據(jù)平衡條件列式分析非平衡態(tài)非平衡態(tài)加速度不為零加速度不為零根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析行分析 2力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系 “四步法”分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 解決電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下： 答案0.4 m/s22 A3 m/s三電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題

7、三電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題 例3(2018浙江寧波模擬)如圖所示，有一個(gè)上、下兩層連通且均與水平面平行的“U”型的光滑金屬平行導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌面上各放一根完全相同的質(zhì)量為m的勻質(zhì)金屬桿A1和A2，開(kāi)始時(shí)兩根金屬桿與軌道垂直，在“U”型導(dǎo)軌的右側(cè)空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，桿A1在磁場(chǎng)中，桿A2在磁場(chǎng)之外設(shè)兩導(dǎo)軌面相距為H，平行導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻為r.現(xiàn)在有同樣的金屬桿A3從左側(cè)半圓形軌道的中點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑，在下面與金屬桿A2發(fā)生碰撞，設(shè)碰撞后兩桿立刻黏在一起并向右運(yùn)動(dòng)求：(1)回路內(nèi)感應(yīng)電流的最大值；回路內(nèi)感應(yīng)電流的最大值；(2)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)

8、過(guò)程中，感應(yīng)電流最多產(chǎn)生的熱量；在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，感應(yīng)電流最多產(chǎn)生的熱量；(3)當(dāng)桿當(dāng)桿A2、A3與桿與桿A1的速度之比為的速度之比為3 1時(shí)，時(shí)，A1受到的安培力大小受到的安培力大小 解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量問(wèn)題的一般步驟 (1)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)體或回路就相當(dāng)于電源 (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化 (3)根據(jù)能量守恒列方程求解BD 所以a23a1，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；當(dāng)拉力的功率恒定時(shí)，隨著速度增大，拉力逐漸減小，最后勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力最小，且最小值和第一種情況下拉力相等，因此最后都達(dá)到速度2v時(shí)

9、，第一種情況比第二種情況用時(shí)要長(zhǎng)，當(dāng)兩種情況下都達(dá)到速度v時(shí)，比較vt圖象(如圖所示)可知t1t2，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確 2如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長(zhǎng)大于bc邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則() AQ1Q2q1q2 BQ1Q2q1q2 CQ1Q2q1q2 DQ1Q2q1q2A 3如圖，兩固定的絕緣斜面傾角均為

10、，上沿相連兩細(xì)金屬棒ab(僅標(biāo)出a端)和cd(僅標(biāo)出c端)長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，質(zhì)量分別為2m和m；用兩根不可伸長(zhǎng)的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過(guò)固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平右斜面上存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于斜面向上已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場(chǎng)中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度大小為g.已知金屬棒ab勻速下滑求： (1)作用在金屬棒ab上的安培力的大??； (2)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小 例1(12分)如圖甲，兩相距L0.5 m的平行金屬導(dǎo)軌固定于水平面上，導(dǎo)軌左端與阻值R2 的電阻連接，導(dǎo)軌間虛線右側(cè)存在垂直導(dǎo)軌平面

11、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)質(zhì)量m0.2 kg的金屬桿垂直置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻可忽略桿在水平向右的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并始終與導(dǎo)軌垂直，其vt圖象如圖乙所示在15 s時(shí)撤去拉力，同時(shí)使磁場(chǎng)隨時(shí)間變化，從而保持桿中電流為0.求： (1)金屬桿所受拉力的大小F； (2)015 s內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0； (3)1520 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律答題送檢來(lái)自閱卷名師報(bào)告錯(cuò)誤錯(cuò)誤致錯(cuò)原因致錯(cuò)原因扣分扣分(1)忽略了金屬桿所受摩擦力，導(dǎo)致?lián)ｎD第二定律所列方程忽略了金屬桿所受摩擦力，導(dǎo)致?lián)ｎD第二定律所列方程錯(cuò)誤錯(cuò)誤3(2)桿的受力忽略了摩擦，第桿的受力忽略了摩擦，第(1

12、)問(wèn)中問(wèn)中F求錯(cuò)，導(dǎo)致以后求解錯(cuò)誤求錯(cuò)，導(dǎo)致以后求解錯(cuò)誤4(3)由于邏輯不縝密，忽略了線圈中的磁通量包括桿勻速運(yùn)動(dòng)由于邏輯不縝密，忽略了線圈中的磁通量包括桿勻速運(yùn)動(dòng)階段的面積階段的面積5 1如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，長(zhǎng)為3d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R，其他部分的電阻均不計(jì)，重力加速度為g.求： (1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩

13、擦因數(shù)； (2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v； (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 2(2017湖南十三校聯(lián)考一)(多選)如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂在緩沖車的底板上，沿車的軸線固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN.緩沖車的底部安裝電磁鐵(圖中未畫出)，能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng).假設(shè)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，而緩沖車廂繼續(xù)向前移動(dòng)距離L后速度為零已知緩沖車廂與障礙物和線圈的ab邊均沒(méi)有接觸，不計(jì)一切摩擦阻力在這個(gè)緩沖過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()BC