《高考物理復習 高效學習方略 93 電磁感應定律的綜合應用課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理復習 高效學習方略 93 電磁感應定律的綜合應用課件（75頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、電磁感應定律的綜合應用1電磁感應與力學問題的綜合，其聯系的橋梁是磁場對感應電流的 2在電磁感應現象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路產生感應電動勢，該導體或回路相當于 ，其余部分相當于 安培力安培力外電路外電路電源電源 3無論是使閉合回路的磁通量發(fā)生變化，還是使閉合回路的部分導體切割磁感線，都要消耗其他形式的能量，轉化為回路中的 這個過程不僅體現了能量的轉化，而且轉化過程中能量 電能電能守恒守恒 1內壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內，有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時針方向勻速轉動，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應強度B隨時間成正比例增加的變化磁場設運動過程中小球

2、帶電荷量不變，那么(如圖所示)()A小球對玻璃圓環(huán)的壓力一定不斷增大B小球所受的磁場力一定不斷增大C小球先沿逆時針方向減速運動，之后沿順時針方向加速運動D磁場力對小球一直不做功解析CD變化的磁場將產生感生電場，這種感生電場由于其電場線是閉合的，也稱為渦旋電場，其場強方向可借助電磁感應現象中感應電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷當磁場增強時，會產生順時針方向的渦旋電場，電場力先對小球做負功使其速度減為零，后對小球做正功使其沿順時針方向做加速運動，所以C正確； 解析B銅環(huán)在進入和穿出磁場的過程中，穿過環(huán)的磁通量發(fā)生變化，故銅環(huán)中產生感應電流，因此銅環(huán)受到阻礙其運動的安培力作用，所以銅環(huán)上升的高度

3、小于下降的高度，故B對，這是電磁阻尼現象 4.兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導線與一個n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻R與金屬板連接，如圖所示，兩板間有一個質量為m、電荷量q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應強度B的變化情況和磁通量的變化率分別是() 5.如圖所示，平行于y軸的導體棒以速度v向右做勻速直線運動，經過半徑為R、磁感應強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，導體棒中的感應電動勢E與導體棒位置x關系的圖象是()解析A在xR左側，設導體棒與圓的交點和圓心的連線與x軸正方向成角，則導體棒切割有效長度L2Rsin ，電動勢與有效長度成正比，故在xR左側，電動勢與x的關系

4、為正弦圖象關系，由對稱性可知在xR右則與左側的圖象對稱 6.如圖所示，兩足夠長平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L，導軌平面與水平面夾角為，導軌上端跨接一定值電阻R，導軌電阻不計整個裝置處于與斜面垂直斜向左上方的勻強磁場中，長為處于與斜面垂直斜向左上方的勻強磁場中，長為L的金的金屬棒屬棒cd垂直于垂直于MN、PQ放置在導軌上，且與導軌保持良好接放置在導軌上，且與導軌保持良好接觸，金屬棒的質量為觸，金屬棒的質量為m、電阻為、電阻為r，現將金屬棒由靜止釋放，現將金屬棒由靜止釋放，當金屬棒沿導軌下滑距離為當金屬棒沿導軌下滑距離為x時，速度達到最大值時，速度達到最大值vm，重力，重力加速度為加速度為g

5、.求：求： (1)勻強磁場的磁感應強度大小 (2)金屬棒沿導軌下滑距離為x的過程中，電阻R上產生的電熱要點一電磁感應中的電路問題1.求解電磁感應中電路問題的關鍵求解電磁感應中電路問題的關鍵是分析清楚內電路和外電路“切割”磁感線的導體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”，該部分導體的電阻相當于內電阻，而其余部分的電路則是外電路 3解決此類問題的基本步驟 (1)用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應電動勢的方向 (2)畫等效電路：感應電流的方向是電源內部電流的方向 (3)運用閉合電路歐姆定律，結合串、并聯電路規(guī)律以及電功率計算公式等各關系式聯立求解某電阻兩端的電壓、路

6、端電壓和電動勢三者的區(qū)別：(1)某段導體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積(2)某段導體作為電源時，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內壓當其電阻不計時，路端電壓等于電源電動勢(3)某段導體作為電源，斷路時電壓等于電動勢 【例1】(2010福建理綜)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導軌上端連接一個定值電阻導體棒a和b放在導軌上，與導軌垂直并良好接觸斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場 現對a棒施以平行導軌斜向上的拉力，使它沿導軌勻速向上運動，此時放在導軌下端的b棒恰好靜止當a棒運動到磁場的上邊界P

7、Q處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導軌當a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導軌勻速向下運動已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質量為m，重力加速度為g，導軌電阻不計求： (1)a棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia與定值電阻R中的電流強度IR之比 (2)a棒質量ma. (3)a棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力F. (2011福建理綜)如圖所示，足夠長的U型光滑金屬導軌平面與水平面成角(090)，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計金屬棒屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，

8、并與兩導軌始終保持垂由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且良好接觸，直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為棒接入電路的電阻為R，當流過，當流過ab棒某一棒某一橫截面的電荷量為橫截面的電荷量為q時，金屬棒的速度大小為時，金屬棒的速度大小為v，則金屬棒，則金屬棒ab在這一過程中在這一過程中()要點二電磁感應與力學綜合問題中運動的動態(tài)結構和能量轉化特點1.運動的動態(tài)結構 2能量轉化特點 3安培力在不同情況下的作用 (1)若磁場不動，導體做切割磁感線的運動，導體所受安培力與導體運動方向相反，此即電磁阻尼在這種情況下，安培力對導體做負功，即導體克服安培力做功，將機械能轉化為電能，進而轉化為焦耳熱

9、(2)若導體開始時靜止，磁場(磁體)運動，由于導體相對磁場向相反方向做切割磁感線運動而產生感應電流，進而受到安培力作用，這時安培力成為導體運動的動力，此即電磁驅動在這種情況下，安培力做正功，電能轉化為導體的機械能在利用能量的轉化和守恒解決電磁感應中的問題時，要分析安培力的做功情況，即安培力在導體運動過程中是做正功還是做負功另外，參與能量轉化的能量形式要考慮周全，哪些能量增加，哪些能量減少也要考慮準確 4電磁感應綜合問題中的兩個研究對象及其相互制約關系電磁感應中切割磁感線的導體要運動，產生的感應電流又要受到安培力的作用在安培力作用下，導體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，這就可能需要應用牛頓運動定律電磁感應的

10、過程也是能量相互轉化的過程所以，在分析解決電磁感應問題時，經常要用到動能定理、能量守恒定律【例2】如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導體棒a、b垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸良好，勻強磁場垂直穿過導軌平面現用一平行于導軌的恒力F作用在a的中點，使其向上運動若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能()A變?yōu)? B先減小后變大C等于F D先增大后減小當金屬棒a勻速運動時，由上式可知b所受摩擦力可能為零，但一定小于拉力F，A項正確，C項錯誤【規(guī)律總結】解決電磁感應中動力學問題的基本思路：(1)用電磁感應定律和楞次定律、右手定則確定感應電動勢的大小和方向(2)應用閉合電路歐

11、姆定律求出電路中的感應電流的大小(3)分析研究導體受力情況，特別要注意安培力方向的確定(4)列出動力學方程或平衡方程求解 兩根相距為L的足夠長的金屬直角導軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內，另一邊垂直于水平面質量均為m的金屬細桿ab、cd與導軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導軌之間的動摩擦因數均為閉合回路，桿與導軌之間的動摩擦因數均為，導軌電，導軌電阻不計，回路總電阻為阻不計，回路總電阻為2R0.整個裝置處于磁感應強度大小為整個裝置處于磁感應強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中當，方向豎直向上的勻強磁場中當ab桿在平行于水平導軌桿在平行于水平導軌的拉力的拉力F作用下以速度作用下以速度v1

12、沿導軌勻速運動時，沿導軌勻速運動時，cd桿也正好以桿也正好以速度速度v2向下勻速運動，重力加速度為向下勻速運動，重力加速度為g.以下說法正確的是以下說法正確的是()要點三電磁感應中的圖象問題這些圖象問題大體可分為兩類：由給出的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象；由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應物理量不管是哪種類型，電磁感應中的圖象問題常利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律分析解決電磁感應現象中圖象問題分析的關鍵是：抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應電動勢(電流)是否大小恒定；用楞次定律判斷出感應電動勢(或電流)的方向，從而確定其正負以及在坐標中的范圍 解決此類問題的一般

13、步驟： (1)明確圖象的種類，看是Bt圖還是t圖，或是Et圖、It圖等 (2)分析電磁感應現象的具體過程 (3)結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數方程 (4)根據函數方程，進行數學分析，如分析斜率的變化、截距等 (5)畫圖象或判斷圖象【例3】(2011海南物理)如圖，EOF和EOF為空間一勻強磁場的邊界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO為EOF的角平分線，OO間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里一邊長為l的正方形導線框沿OO方向勻速通過磁場，t0時刻恰好位于圖示位置 規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關系圖線可能正確的是()解析B

14、設正方形導線框為ABCD，以圖示位置為零位置：AB邊從零位置開始運動到O的過程中，只有AB邊的一部分切割了磁感線，切割的有效長度從0增加到l，感應電動勢變大，由右手定則可以判斷，感應電流方向為逆時針(即與題目規(guī)定的正方向相同)，因此排除了C、D選項；AB邊從O位置開始繼續(xù)運動到A、B兩點與OE、OF邊接觸的過程中，只有AB邊切割了磁感線，切割的有效長度等于l，感應電動勢不變，感應電流方向還是逆時針(即與題目規(guī)定的正方向相同)；AB邊從上述位置繼續(xù)運動到O點的過程中， AB邊和CD邊都部分切割磁感線，AB邊切割的有效長度從l減小到0，而CD邊切割的有效長度從0增加到l，兩條邊產生的感應電動勢相反

15、，相互抵消，電動勢先減少到0后反向增加，所以感應電流方向先逆時針減小到0，再從0開始順時針增加當AB到達O點以后繼續(xù)向左運動l/2的過程中，感應電流的大小保持不變，故可排除A選項由此判斷應該選擇答案B. (2011江蘇物理)如圖所示，水平面內有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計勻強磁場與導軌平面垂直阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸t0時，將開關S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度下列圖象正確的是()解析D本題考查含電容器電路及電磁感應開關打到1時，電容器充電，打到2位置，通過右側回路放電，隨著電容器放電，電容器兩極板電荷量減少，兩

16、極間電壓減小，電路電流減小，安培力減小，加速度減小，最終電流減為零，此時導體棒做勻速運動，導體棒兩端因切割磁感線產生感應電動勢，電容器兩極板間電壓不為零，極板上仍有電荷，綜上D項正確易錯點 不能準確判斷圖象的變化 【例【例】如圖所示，導體棒沿兩平行金如圖所示，導體棒沿兩平行金屬導軌從圖中位置以速度屬導軌從圖中位置以速度v向右勻速通過一正向右勻速通過一正方形方形abcd磁場區(qū)域，磁場區(qū)域，ac垂直于導軌且平行于垂直于導軌且平行于導體棒，導體棒，ac右側的磁感應強度是左側的右側的磁感應強度是左側的2倍且倍且方向相反，導軌和金屬棒的電阻均不計，下方向相反，導軌和金屬棒的電阻均不計，下列關于導體棒中感

17、應電流和所受安培力隨時列關于導體棒中感應電流和所受安培力隨時間變化的圖象正確的是間變化的圖象正確的是(規(guī)定電流從規(guī)定電流從M經經R到到N為正方向，安培力向左為正方向為正方向，安培力向左為正方向)()【糾錯心得】處理圖象問題的最有效方法就是根據題目所給的條件寫出兩個變量之間的函數關系式，然后由函數關系式對圖象作出正確的分析和判斷電磁感應現象中的圖象問題較多，處理方法也是如此，切忌僅僅憑記憶盲目下結論 A若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑 B若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑 C若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后可能先減速后勻速下滑 2.如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間

18、接有定值電阻R，質量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內，力F做的功與安培力做的功的代數和等于()A棒的機械能增加量B棒的動能增加量C棒的重力勢能增加量 D電阻R上放出的熱量解析A對金屬棒受力分析可知，設金屬棒重為G、上升高度h，則根據能量守恒可得：FhW安GhE，即拉力及安培力所做的功的代數和等于金屬棒機械能的增加量，選項A正確3(2010廣東理綜)如圖所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速運動到MN的過程中，棒上感應電動勢E隨

19、時間t變化的圖示，可能正確的是()解析A在金屬棒PQ進入磁場區(qū)域之前或出磁場后，棒上均不會產生感應電動勢，D項錯誤在磁場中運動時，感應電動勢EBlv，與時間無關，保持不變，故A選項正確4.(2010安徽理綜)如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細的導線繞制(為細導線)兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內且下邊緣平行于磁場上邊界設線圈、落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產生的熱量分別為Q1、Q2.不計空氣阻力，則() Av1v2，Q1Q2 Bv1v2，Q1Q2 Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q1，故D項正確