《（全程复习）（广西专用）2014年高考物理一轮复习 12.4电磁感应的综合应用（二）课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全程复习）（广西专用）2014年高考物理一轮复习 12.4电磁感应的综合应用（二）课件 新人教版（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 4讲 电磁感应的综合应用（二） （动力学和能量） 考点 1 电磁感应现象中的动力学问题 感应电动势： E=_ 感应电流： I=_ 安培力公式： F=_ 2（ 1）先用 确定感应电流方向，再用 确定 安培力方向 . （ 2）根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方 向 . 右手定则 左手定则相反 （ 1）导体棒由于通电而运动时，安培力是动力 . （ 2）由于导体棒的运动而产生感应电流，则磁场对导体棒的安培力为阻力 . （ 1）导体处于平衡态 静止或匀速直线运动状态 处理方法：根据平衡条件列方程求解 . （ 2）导体处于非平衡态 加速度不为零 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或
2、结合功能关系分析 . 如图所示，金属棒 水平面上的两条平行光滑金属导轨上， 棒与导轨接触良好，棒 阻均忽略不计，导轨左端接有电阻 R， 垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过平面，现以水平向右的恒力 v，移动距离为 x,且在 下列判断正确的是（ ） 做功的功率为 2析】 选 A、 到 A，再由左手定则可判断棒 据安培力的表达式 可知，安培力逐渐增大， 由牛顿第二定律 可知，棒 速运动， 做功的功率为 P=于 x 22 = m 感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力 ，将其他形式的能转化为 ，电流做功再将电能转化 为 _. 磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和 之间的转化 . 考点 2 电磁感
3、应现象中的能量问题 做功 电能 电能 内能 电磁感应现象中能量的三种计算方法： （ 1）利用克服安培力求解：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：机械能的减少量等于产生的电能 . （ 3）利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算 . （ 2012 烟台模拟）如图所示，光滑 金属导轨 处在方向竖直向下、大小为 场中 某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在 在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过 ，其余电阻不计，则（ ） 体棒与导轨所构成回路的面积为 时，回路中感应电流大小为初始时 的一半 201析】 选 =流为 安培力为 l、
4、 速度也在减小，故 误；在该过程中，棒的动能全部转化为接触电阻的热量，即为 故 该过程中通过回路的总电荷量为 则 回路的面积 感应电动势 E=知由于 当导体棒的速度为 时，回路中感应电 流的大小应小于初始时的一半， , B I = ,2 R ， ， 电磁感应中动力学临界问题的求解方法 【例证 1】（ 2011 海南高考）如图， N 是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为 作用在杆 两杆水平静止，并刚好与导轨接触； 两杆的总电阻为 R，导轨间距为 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直 力加速度为 g.在 t=0时刻将细线烧断，保持 属杆和导轨始终接触良好 （ 1）细线烧断后，任意时刻两杆运动
5、的速度之比； （ 2）两杆分别达到的最大速度 . 【 解题指南 】 解答本题应把握以下三点： （ 1）根据初状态两杆静止计算 （ 2）回路中的感应电动势应为两金属杆切割磁感线产生的感应电动势之和 . （ 3）分析两杆达到最大速度时杆的受力情况，进而列出相关方程 . 【自主解答】 （ 1）设任意时刻 MN 杆的速度分别为 细线烧断前： F= 对 对 MN 杆在任意时刻： 22 E=v1+ I= 任意时刻加速度之比等于速度之比即 解得： v1v 2=21 2）当两杆达到最大速度时，对 MN 则有： 20 由以上几式联立解得 答案： （ 1） 21 （ 2） 122 2 2 24 m g R 2 m
6、 g , v =3 B 3 2 24 m g R 2 m g R 3 B 3 总结提升 】 电磁感应中动力学临界问题的两个提醒 （ 1）基本思路：导体受外力作用 感应电动势 感应电流 导体受安培力 合力变化 加速度变化 速度变化 临界状态 . （ 2）两种常见类型 类型 “ 电 动 电 ” 型 “ 动 电 动 ” 型 示意图 已知量 棒 l、质量 m、电阻 R，导轨光滑水平，电阻不计 棒 l、质量 m、电阻R，导轨光滑，电阻不计 类型 “ 电 动 电 ” 型 “ 动 电 动 ” 型 过程分析 此时 棒 v 感应电 动势 E= 与电源 电动势反接使电流 I 安培力 F= 加速度 a, 当安培力
7、F=0（ a=0）时， 大，最后匀速运动 棒 时 a=棒 v 感应电动势 E= 电流 安培力 F= 加速度 a, 当安培力 F= a=0） 时， 后匀速 运动 l 电磁感应能量问题的规范求解 【 例证 2】 （ 2011 上海高考）（ 17分） 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 s=m,两导轨间距 L=m,导轨倾 角为 30 ，导轨上端 = 的电阻，磁感应强度 B=的匀强磁场垂直轨道平面向上 r=，质量 m=0.2 轨道上端 此过程中金属棒产生的焦耳热 .（取 g=10 m/： （ 1）金属棒在此过程中克服安培力做的功 （ 2）金属棒下滑速度 v=2 m/a. （ 3）为求金属棒下滑的最大速度
8、同学解答如下：由动能 定理 由此所得结果是否正确？若正确，说明 理由并完成本小题：若不正确，给出正确的解答 . 12【 解题指南 】 解答本题应注意以下三个方面： （ 1）克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，电能又转化为热能； （ 2）重力沿斜面的分力与安培力之矢量和就是合外力，决定物体的加速度； （ 3）重力势能的减少等于增加的动能与产生的热能之和 . 【 规范解答 】 （ 1）下滑过程中克服安培力做的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于 R=3r ,根据 Q=知： （ 2分） 所以 Q=r=（ 2分） （ 2）金属棒下滑时受重力和安培力 （ 2分） 由牛顿第二定律得 - =
9、（ 2分） 所以 a=- =10 m/ 2分） 2222BL r（ ） 1222 220 2 m / s 3 m / 2 1 （ ）（ 3）此解法正确 . 金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足 （ 2分） 上式表明，加速度随速度增大而减小，棒做加速度减小的加速 运动 棒到达斜面底端时速度一定 为最大 此上述解法正确 . （ 3分） 所以 （ 2分） 答案： （ 1） （ 2） 3.2 m/ （ 3）见规范解答 22g s 0 v m 12 0 m / s m / 【 总结提升 】 电磁感应能量问题的规范求解 （ 1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 . （ 2）画出等效电路 ,求出回路中电阻消耗电功率的表达式 . （ 3）分析导体机械能的变化 ,用动能定理或能量守恒定律 ,得到机械功率的改变所满足的方程 . （ 1）产生和维持感应电流的过程就是其他形式的
