《（浙江专版）高考物理大一轮复习第九章电磁感应第3课时电磁感应现象的综合问题课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江专版）高考物理大一轮复习第九章电磁感应第3课时电磁感应现象的综合问题课件（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时电磁感应现象的综合问题 电源 内阻 二 电磁感应中的动力学问题1 通电导体在磁场中受到 作用 电磁感应问题往往和力学问题联系在一起 解决的基本方法如下 1 用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向 2 求回路中的电流 3 分析导体受力情况 包含安培力在内的全面受力分析 4 根据平衡条件或 列方程 安培力 牛顿第二定律 2 两种状态处理 1 导体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态 处理方法 根据平衡条件 合外力等于零列式分析 2 导体处于非平衡态 加速度不等于零 处理方法 根据牛顿第二定律进行动态分析 或结合功能关系分析 三 电磁感应中的能量转化1 电磁感应现象的实质是 和
2、 之间的转化 2 感应电流在磁场中受安培力 克服安培力 将 的能转化为 电流做功再将电能转化为 其他形式的能 电能 做功 其他形式 电能 其他形式的能 考点一电磁感应的电路问题 d 要点突破 1 处理问题的一般思路 1 确定电源 在电磁感应现象中 产生感应电动势的那部分导体是电源 2 分析电路结构 区分内 外电路及外电路的串 并联分析 画出等效电路 3 运用闭合电路欧姆定律 串并联电路的性质 电功率等公式求解 1 求0 0 10s线圈中的感应电动势大小 2 t 0 22s时闭合开关K 若细杆CD所受安培力方向竖直向上 判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向 3 t 0 22s时闭合开关K
3、若安培力远大于重力 细框跳起的最大高度h 0 20m 求通过细杆CD的电荷量 答案 1 30V 2 电流方向C DB2方向向上 3 0 03C 答案A 2 多选 如图所示 PN与QM两平行金属导轨相距1m 电阻不计 两端分别接有电阻R1和R2 且R1 6 ab杆的电阻为2 在导轨上可无摩擦地滑动 垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T 现ab以恒定速度v 3m s匀速向右移动 这时ab杆上消耗的电功率与R1 R2消耗的电功率之和相等 则 A R2 6 B R1上消耗的电功率为0 375WC a b间电压为3VD 拉ab杆水平向右的拉力为0 75N 答案BD 考点二电磁感应的图象问题 d
4、要点突破 1 图象问题大体上可分为三类 1 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象 2 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 3 根据图象定量计算 2 解题步骤 1 明确图象的种类 即是B t图还是 t图 或者是E t图 I t图等 2 分析电磁感应的具体过程判断对应的图象是否分段 共分几段 3 用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向 4 结合法拉第电磁感应定律 欧姆定律 牛顿运动定律等规律写出函数关系式 5 根据函数关系式 进行数学分析 6 画图象或判断图象 典例剖析 例 矩形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动 磁场方向与线框平面垂直 磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示
5、 设t 0时刻 磁感应强度的方向垂直纸面向里 则在0 4s时间内 选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是 规定ab边所受的安培力向左为正 解析在0 1s内 由法拉第电磁感应定律可知 产生的感应电流大小恒定 由楞次定律可得线框内产生的感应电流方向为顺时针方向 根据左手定则可判断出线框ab边所受安培力方向向左 为正 由F BIL可知F随磁感应强度的减小而减小 在1 2s内 由楞次定律可得线框内产生的感应电流方向为顺时针方向 根据左手定则可判断出线框ab边所受安培力方向向右 为负 由F BIL可知F随磁感应强度的增大而增大 同理在2 3s内 线框ab边所受安培力方向向左 为正
6、 由F BIL可知F随磁感应强度的减小而减小 在3 4s内 线框ab边所受安培力方向向右 为负 由F BIL可知F随磁感应强度的增大而增大 D正确 答案D 针对训练 1 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈 规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示 当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时 图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是 答案A 乙 解析由公式E Blv可知 当刷卡速度减半时 线圈中的感应电动势最大值减半 且刷卡所用时间加倍 故D选项正确 答案D 考点三电磁感应的动力学问题 d 典例剖析 例 如图所示 两根足够长的光滑平行金属导轨MN PQ间距为l 0 5m 其电阻不
7、计 两导轨及其构成的平面均与水平面成30 角 完全相同的两金属棒ab cd分别垂直导轨放置 每棒两端都与导轨始终有良好接触 已知两棒质量均为m 0 02kg 电阻均为R 0 1 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 磁感应强度B 0 2T 棒ab在平行于导轨向上的力F作用下 沿导轨向上匀速运动 而棒cd恰好能够保持静止 g取10m s2 求 1 通过棒cd的电流I是多少 方向如何 2 棒ab受到的力F是多大 解析 1 棒cd受到的安培力为Fcd BIl棒cd在共点力作用下平衡 则Fcd mgsin30 联立解得I 1A根据楞次定律可知 棒cd中电流方向由d至c 2 棒ab与棒cd受到的安
8、培力大小相等 即Fab Fcd对棒ab 由共点力平衡条件得F mgsin30 BIl解得F 0 2N答案 1 1A由d至c 2 0 2N 针对训练 如图所示 光滑的 形金属导体框竖直放置 除图中已标阻值为R的电阻外 其余电阻不计 质量为m的金属棒MN与框架接触良好 在区域abcd和cdef内 存在磁感应强度大小分别为B1 B B2 2B的有界匀强磁场 方向均垂直于框架平面向里 两竖直导轨ae与bf间距为L 现从图示位置由静止释放金属棒MN 当金属棒进入磁场B1区域后恰好做匀速运动 求 1 金属棒进入磁场B1区域后的速度大小 2 金属棒刚进入磁场B2区域时的加速度大小 考点四电磁感应的能量问题
9、d 要点突破 1 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用 因此闭合电路的一部分导体运动切割磁感线时必克服安培力做功 此过程中 其他形式的能转化为电能 克服安培力做多少功 就有多少其他形式的能转化为电能 当感应电流通过用电器时 电能又转化为其他形式的能 同理 电流做功的过程 是电能转化为其他形式的能的过程 电流做多少功就有多少电能转化为其他形式的能 2 电能求解思路主要有三种 1 利用克服安培力做功求解 电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功 2 利用能量守恒求解 导体切割磁感线产生感应电流时 开始的机械能总和与最后的机械能总和之差
10、等于产生的电能 3 利用电路特征来求解 通过电路中所消耗的电能来计算 典例剖析 例 如图所示 在高度差h 0 5m的平行虚线范围内 有磁感应强度B 0 5T 方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场 正方形线框abcd的质量m 0 1kg 边长L 0 5m 电阻R 0 5 线框平面与竖直平面平行 静止在位置 时 cd边跟磁场下边缘有一段距离 现用一竖直向上的恒力F 4 0N向上提线框 线框由位置 无初速度开始向上运动 穿过磁场区 最后到达位置 ab边恰好出磁场 线框平面在运动中保持与磁场方向垂直 且cd边保持水平 设cd边刚进入磁场时 线框恰好开始做匀速直线运动 g取10m s2 1 求线框进入磁场前
11、距磁场下边界的距离H 2 线框由位置 到位置 的过程中 恒力F做的功是多少 线框内产生的热量又是多少 答案 1 9 6m 2 42 4J3 0J 针对训练 2016 浙江理综 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示 两根平行金属导轨相距l 0 50m 倾角 53 导轨上端串接一个0 05 的电阻 在导轨间长d 0 56m的区域内 存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场 磁感应强度B 2 0T 质量m 4 0kg的金属棒CD水平置于导轨上 用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连 CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s 0 24m 一位健身者用恒力F 80N拉动GH杆 CD棒由静止开始运动 上升过程中C
12、D棒始终保持与导轨垂直 当CD棒到达磁场上边界时健身者松手 触发恢复装置使CD棒回到初始位置 重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 不计其他电阻 摩擦力以及拉杆和绳索的质量 求 1 CD棒进入磁场时速度v的大小 2 CD棒进入磁场时所受的安培力的大小 3 在拉升CD棒的过程中 健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q 答案 1 2 4m s 2 48N 3 64J26 88J 1 如图所示 A是一边长为l的正方形线框 电阻为R 现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动 并穿过图中所示的匀强磁场B区域 取逆时针方向为电流正方向 线框从图示位置开始运动 则线框中产生的感应电流i随时间t变化的图线是
13、图中的 解析由于线框进入和穿出磁场时 线框内磁通量均匀变化 因此在线框中产生的感应电流大小不变 根据楞次定律可知 线框进入磁场时感应电流的方向与规定的正方向相同 穿出磁场时感应电流的方向与规定的正方向相反 因此应选B 答案B 2 如图所示 质量为m 高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落 其上下两边始终保持水平 途中恰好匀速穿过一有理想边界 高亦为h的匀强磁场区域 线框在此过程中产生的内能为 A mghB 2mghC 大于mgh而小于2mghD 大于2mgh 解析因线框匀速穿过磁场 在穿过磁场的过程中合外力做功为零 克服安培力做功为2mgh 产生的内能亦为2mgh 故选B 答案B 3 如图所示
14、闭合导线框的质量可以忽略不计 将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场 若第一次用0 3s时间拉出 外力所做的功为W1 通过导线截面的电荷量为q1 第二次用0 9s时间拉出 外力所做的功为W2 通过导线截面的电荷量为q2 则 A W1W2 q1 q2D W1 W2 q1 q2 答案D 4 如图甲所示 两根足够长的直金属导轨MN PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 两导轨间距为L M P两点间接有阻值为R的电阻 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上 并与导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中 磁场方向垂直于斜面向下 导轨和金属杆的电阻可忽略 让ab杆沿导轨由静止开始下滑 导轨和金属杆接触良好 不计它们之间的摩擦 1 由b向a方向看到的装置如图乙所示 请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图 2 在加速下滑过程中 当ab杆的速度大小为v时 求此时ab杆中的电流及其加速度的大小 3 求在下滑过程中 ab杆可以达到的速度最大值 解析 1 如图所示 ab杆受重力mg 竖直向下 支持力FN 垂直于斜面向上 安培力F安 沿斜面向上
