高考物理一輪總復習 第九章 電磁感應 第28講 電磁感應定律的綜合應用課件

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1、電 磁 感 應第 九 章第 28講 電 磁 感 應 定 律 的 綜 合 應 用 考 綱 要 求 考 情 分 析 命 題 趨 勢1.電 磁 感 應 電 路 問題 2.電 磁 感 應 動 力 學問 題 2016浙 江 卷 ，242015江 蘇 卷 ，132014全 國 卷 ， 252013全 國 卷 ， 252013四 川 卷 ，7 高 考 對 本 專 題 內 容 的 考 查主 要 是 以 選 擇 題 的 形 式 考查 磁 感 應 強 度 、 安 培 定 則 、安 培 力 有 時 也 出 現 涉 及安 培 力 的 計 算 題 ， 但 一 般難 度 不 大 . 欄 目 導 航 板 塊 一板 塊 二板

2、 塊 三板 塊 四 1 電 磁 感 應 中 的 電 路 問 題 在 電 磁 感 應 中 ， 切 割 磁 感 線 的 導 體 或 磁 通 量 發(fā) 生 變 化 的 回 路將 產 生 _， 該 導 體 或 回 路 相 當 于 _ 因 此 ，電 磁 感 應 問 題 往 往 又 和 電 路 問 題 聯 系 在 一 起 考 點 電 路 問 題 動 力 學 問 題感 應 電 動 勢 電 源 解 決 與 電 路 相 聯 系 的 電 磁 感 應 問 題 的 基 本 方 法 如 下 ： (1)用 法 拉 第 電 磁 感 應 定 律 和 楞 次 定 律 (右 手 定 則 )確 定 感 應 電 動 勢 的_和 _ (

3、2)畫 等 效 電 路 圖 (3)運 用 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 、 串 并 聯 電 路 的 規(guī) 律 、 電 功 率 等 公 式 聯 立 求解 2 電 磁 感 應 中 的 動 力 學 問 題 (1)導 體 棒 的 兩 種 運 動 狀 態(tài) 平 衡 狀 態(tài)導 體 棒 處 于 靜 止 狀 態(tài) 或 勻 速 直 線 運 動 狀 態(tài) ， 加 速 度 為_； 非 平 衡 狀 態(tài)導 體 棒 的 加 速 度 不 為 零 大 小 方 向 零 速 度 v 電 源 變 減 速 1 (電磁感應中的電路問題)如 圖 所 示 ， 用 均 勻 導 線 做 成 的正 方 形 線 框 邊 長 為 0.2 m ， 正 方

4、形 的 一 半 放 在 和 紙 面 垂 直 向里 的 勻 強 磁 場 中 當 磁 場 以 每 秒 10 T的 變 化 率 增 加 時 ， 線 框中 a、 b兩 點 電 勢 差 ( ) A Ua b 0.1 V B Ua b 0.1 V C Ua b 0.2 V D Ua b 0.2 VD 2 (電磁感應中的電路問題)如 圖 所 示 ， 粗 細 均 勻 、 電 阻 為 r的 金 屬 圓 環(huán) 放 在 圖 示 的 勻 強 磁 場 中 ， 磁 感 應 強 度 為 B， 圓 環(huán)直 徑 為 l； 長 為 l、 電 阻 為 r/2的 金 屬 棒 ab放 在 圓 環(huán) 上 ， 以 速 度v0向 左 運 動 ，

5、當 棒 ab運 動 到 圖 示 虛 線 位 置 時 ， 金 屬 棒 兩 端 的電 勢 差 為 ( ) A 0 B Blv0 C Blv0/2 D Blv0/3D AD 1 電 磁 感 應 中 的 電 路 問 題 分 類 (1)以 部 分 電 路 歐 姆 定 律 為 中 心 ， 包 括 六 個 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 電 路 特 點 等 ) (2)以 閉 合 電 路 歐 姆 定 律

6、為 中 心 ， 討 論 電 動 勢 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 化 一 電 磁 感 應 中 的 電 路 問 題 2 應 用 閉 合 電 路 歐 姆 定 律 求 電 流 時 ， 應 特 別注 意 等 效 電 源 的 內 阻 對 電 路 的 影 響 3 對 電 磁 感 應 電 源 的 理 解 (1)電 源 的 正 負 極 可 用 右 手 定 則 或 楞 次 定 律 判定 ， 要 特 別 注 意 應 用 “ 在 內 電 路 中 電 流 由 負極 到 正 極 ” 這 一 規(guī) 律 進 行 判 定 (2)電 磁 感 應 電 路

7、中 的 電 源 與 恒 定 電 流 的 電 路中 的 電 源 不 同 ， 前 者 是 由 于 導 體 切 割 磁 感 線產 生 的 ， 公 式 為 E Blv， 其 大 小 可 能 變 化 ，變 化 情 況 可 根 據 其 運 動 情 況 判 斷 ； 而 后 者 的電 源 電 動 勢 在 電 路 分 析 中 認 為 是 不 變 的 (2)識別電路結構、畫出等效電路分析電路結構，即分清等效電源和外電路及外電路的串并聯關系、判斷等效電源的正負極或電勢的高低等 (3)利用電路規(guī)律求解一般是綜合應用歐姆定律、串并聯電路特點、電容器充電及放電特點、電功和電功率的知識、法拉第電磁感應定律等列方程求解 例

8、1(2017甘肅蘭州質檢)半 徑 為 a的 圓 形 區(qū) 域 內 有 均勻 磁 場 ， 磁 感 應 強 度 為 B 0.2 T， 磁 場 方 向 垂 直 紙 面向 里 ， 半 徑 為 b的 金 屬 圓 環(huán) 與 磁 場 同 心 地 放 置 ， 磁 場 與環(huán) 面 垂 直 ， 其 中 a 0.4 m ， b 0.6 m ， 金 屬 環(huán) 上 分 別接 有 燈 L1、 L2， 兩 燈 的 電 阻 均 為 R 2 ， 一 金 屬 棒 MN與 金 屬 環(huán) 接 觸 良 好 ， 棒 與 環(huán) 的 電 阻 均 忽 略 不 計 思 維 導 引 棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時，金屬棒的有效長度是多大？感應電動勢如何計算？電路結

9、構是怎樣的？將右面的半圓環(huán)翻轉90后，產生感應電動勢的有效面積是多大？感應電動勢如何計算？電路結構是怎樣的？ 電 磁 感 應 現 象 中 產 生 的 感 應 電 流 在 磁 場 中 受 到 安 培 力 的 作 用 ，從 而 影 響 導 體 棒 (或 線 圈 )的 受 力 情 況 和 運 動 情 況 1 兩 種 狀 態(tài) 及 處 理 方 法二 電 磁 感 應 中 的 動 力 學 問 題狀 態(tài) 特 征 處 理 方 法平 衡態(tài) 加 速 度為 零 根 據 平 衡 條 件 列 式 分 析非 平衡 態(tài) 加 速 度不 為 零 根 據 牛 頓 第 二 定 律 進 行 動 態(tài)分 析 或 結 合 功 能 關 系 進

10、 行 分析 2.力 學 對 象 和 電 學 對 象 的 相 互 關 系 “ 四 步 法 ” 分 析 電 磁 感 應 中 的 動 力 學 問 題解決電磁感應中動力學問題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下： 例 2(2017河北保定模擬)如 圖 所 示 ， 固 定 的 光 滑 金 屬 導 軌間 距 為 L， 導 軌 電 阻 不 計 ， 上 端 a、 b間 接 有 阻 值 為 R的 電 阻 ，導 軌 平 面 與 水 平 面 的 夾 角 為 ， 且 處 在 磁 感 應 強 度 大 小 為 B、方 向 垂 直 于 導 軌 平 面 向 上 的 勻 強 磁 場 中 質 量 為 m、 電 阻 為r的 導

11、體 棒 與 固 定 彈 簧 相 連 后 放 在 導 軌 上 初 始 時 刻 ， 彈 簧恰 處 于 自 然 長 度 ， 導 體 棒 具 有 沿 軌 道 向 上 的 初 速 度 v0.整 個 運動 過 程 中 導 體 棒 始 終 與 導 軌 垂 直 并 保 持 良 好 接 觸 ， 彈 簧 的 中心 軸 線 與 導 軌 平 行 (1)求 初 始 時 刻 通 過 電 阻 R的 電 流 I的 大 小 和方 向 (2)當 導 體 棒 第 一 次 回 到 初 始 位 置 時 ， 速 度變 為 v， 求 此 時 導 體 棒 的 加 速 度 大 小 a. 三 電 磁 感 應 中 的 能 量 問 題 3 解 決

12、電 磁 感 應 現 象 中 能 量 問 題 的 一 般 步 驟 (1)在 電 磁 感 應 中 ， 切 割 磁 感 線 的 導 體 或 磁 通量 發(fā) 生 變 化 的 回 路 將 產 生 感 應 電 動 勢 ， 該 導體 或 回 路 就 相 當 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 化 (3)根 據 能 量 守 恒 列 方 程 求 解 例 3(2014江蘇卷)如 圖 所 示 ， 在 勻 強 磁 場 中 有 一 傾 斜 的 平行 金 屬 導 軌 ， 導 軌 間 距 為 L， 長 為 3d， 導 軌 平

13、面 與 水 平 面 的夾 角 為 ， 在 導 軌 的 中 部 刷 有 一 段 長 為 d的 薄 絕 緣 涂 層 勻 強磁 場 的 磁 感 應 強 度 大 小 為 B， 方 向 與 導 軌 平 面 垂 直 質 量 為m的 導 體 棒 從 導 軌 的 頂 端 由 靜 止 釋 放 ， 在 滑 上 涂 層 之 前 已 經做 勻 速 運 動 ， 并 一 直 勻 速 滑 到 導 軌 底 端 導 體 棒 始 終 與 導 軌垂 直 ， 且 僅 與 涂 層 間 有 摩 擦 ， 接 在 兩 導 軌 間 的 電 阻 為 R， 其他 部 分 的 電 阻 均 不 計 ， 重 力 加 速 度 為 g.求 ： (1)導 體

14、 棒 與 涂 層 間 的 動 摩 擦 因 數 ； (2)導 體 棒 勻 速 運 動 的 速 度 大 小 v； (3)整 個 運 動 過 程 中 ， 電 阻 產 生 的 焦 耳 熱 Q. 1 (2017河南安陽一模)如 圖 所 示 ， 兩 根 足 夠 長 的 光 滑 金 屬 導 軌 水 平 平行 放 置 ， 間 距 為 l 1 m ， cd間 、 de間 、 cf間 分 別 接 著 阻 值 R 10 的 電阻 一 阻 值 R 10 的 導 體 棒 ab以 速 度 v 4 m /s勻 速 向 左 運 動 ， 導 體 棒 與導 軌 接 觸 良 好 導 軌 所 在 平 面 存 在 磁 感 應 強 度

15、大 小 B 0.5 T、 方 向 豎 直向 下 的 勻 強 磁 場 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( ) A 導 體 棒 ab中 電 流 的 流 向 為 由 b到 a B cd兩 端 的 電 壓 為 1 V C de兩 端 的 電 壓 為 1 V D fe兩 端 的 電 壓 為 3 V B 2(2013天津卷)如 圖 所 示 ， 紙 面 內 有 一 矩 形 導 體 閉 合 線 框 abcd， ab邊長 大 于 bc邊 長 ， 置 于 垂 直 紙 面 向 里 、 邊 界 為 MN的 勻 強 磁 場 外 ， 線 框 兩次 勻 速 地 完 全 進 入 磁 場 ， 兩 次 速 度 大 小 相 同

16、 ， 方 向 均 垂 直 于 MN.第 一 次ab邊 平 行 MN進 入 磁 場 ， 線 框 上 產 生 的 熱 量 為 Q1， 通 過 線 框 導 體 橫 截 面的 電 荷 量 為 q1； 第 二 次 bc邊 平 行 MN進 入 磁 場 ， 線 框 上 產 生 的 熱 量 為 Q2，通 過 線 框 導 體 橫 截 面 的 電 荷 量 為 q2， 則 ( ) A Q1Q2， q1 q2 B Q1Q2， q1q2 C Q1 Q2， q1 q2 D Q 1 Q2， q1q2 A 3(多選)(2017湖南長沙模擬)如 圖 所 示 ， 正 方 形 金 屬線 圈 abcd平 放 在 粗 糙 水 平 傳

17、送 帶 上 ， 被 電 動 機 帶 動 一起 以 速 度 v勻 速 運 動 ， 線 圈 邊 長 為 L， 電 阻 為 R， 質 量為 m， 有 一 邊 界 長 度 為 2L的 正 方 形 磁 場 垂 直 于 傳 送 帶 ，磁 感 應 強 度 為 B， 線 圈 穿 過 磁 場 區(qū) 域 的 過 程 中 速 度 不變 ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( )AD 例 1(2015上海高考14分)如 圖 甲 ， 兩 相 距 L 0.5 m 的 平 行 金 屬 導 軌 固定 于 水 平 面 上 ， 導 軌 左 端 與 阻 值 R 2 的 電 阻 連 接 ， 導 軌 間 虛 線 右 側 存在 垂 直

18、 導 軌 平 面 的 勻 強 磁 場 質 量 m 0.2 kg的 金 屬 桿 垂 直 置 于 導 軌 上 ，與 導 軌 接 觸 良 好 ， 導 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 始 運 動 ， 并 始 終 與 導 軌 垂 直 ， 其 vt圖 象 如 圖 乙 所示 在 15 s時 撤 去 拉 力 ， 同 時 使 磁 場 隨 時 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)0 15 s內 勻 強 磁 場 的 磁 感 應 強 度 大 小 B 0

19、； (3)15 20 s內 磁 感 應 強 度 隨 時 間 的 變 化 規(guī) 律 答 題 送 檢 來 自 閱卷 名 師 報 告錯誤 致 錯 原 因 扣分(1) 忽 略 了 金 屬 桿 所 受 摩 擦 力 ， 導 致 據 牛 頓第 二 定 律 所 列 方 程 錯 誤 . 3(2)桿 的 受 力 忽 略 了 摩 擦 ， 第 (1)問 中 F求 錯 ，導 致 以 后 求 解 錯 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 動 階 段 的 面 積 . 5 1 (多選)(2017浙江寧波調研)如 圖 所 示 ， 兩 光 滑 平 行 導 軌

20、水 平 放 置 在 勻 強 磁 場 中 ， 磁 場 垂 直 導 軌 所 在 平 面 ， 金 屬 棒 ab可 沿 導 軌 自 由 滑 動 ， 導 軌 一 端 跨 接 一 個 定 值 電 阻 R， 導 軌 電阻 不 計 ， 現 將 金 屬 棒 沿 導 軌 由 靜 止 向 右 拉 ， 若 保 持 拉 力 恒 定 ，經 時 間 t1后 速 度 為 v， 加 速 度 為 a1， 最 終 以 速 度 2v做 勻 速 運 動 ；若 保 持 拉 力 的 功 率 恒 定 ， 經 時 間 t2后 速 度 為 v， 加 速 度 為 a2，最 終 也 以 速 度 2v做 勻 速 運 動 ， 則 ( ) A t2 t1 B t2F00.025 N所以t0時棒靜止不動，加速度為零，這以后磁感應強度B都小于B0，棒所受到的安培力都小于最大靜摩擦力，故前3 s時間內導體棒靜止不動，電流恒為I0.25 A在03 s的時間內，磁感應強度BB0kt0.20.1 t因導體棒靜止不動，故棒在水平方向受安培力和靜摩擦力，合力為零，fBIL(0.20.1t) 0.25 0.5 N0.0125(2t) N(t3 s) 課 時 達 標