《名师导学第一轮总复习课件 第九章 电磁感应（选修3-2）9.4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《名师导学第一轮总复习课件 第九章 电磁感应（选修3-2）9.4（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 4节 电磁感应规律的综合应用 (二 ) 1 感应电流在磁场中受到 的作用 ， 因此电磁感应问题往往跟 学问题联系在一起 解决这类问题需要综合应用电磁感应规律 (法拉第电磁感应定律 )及力学中的有关规律 (牛顿运动定律 、 动能定理等 )， 分析时要特别注意 、 速度 时的特点 安培力 力 a 0 最大值 一 、 电磁感应中的动力学问题 2运动的动态分析 1 电磁感应现象的实质是 转化成电能 2 感应电流在磁场中受安培力 ， 外力克服安培力 ， 将 转化为 ， 电流做功再将电能转化为 3 电流做功产生的热量用焦耳定律计算 ， 公式为 Q . 其它形式的能 做功 其它形式的能 电能其它形式的能
2、 、 电磁感应中的能量问题 题型一：电磁感应与动力学的综合 例 1 (2012天津 )如图所示，一对光 滑的平行金属导轨固定在同一水 平面内，导轨间距 L 0.5 m，左 端接有阻值 R 的电阻，一质量 m 0.1 阻 r 的金属棒 个装置置于竖直向上的均强磁场中，磁场的磁感应强度 B 棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a 2 m/棒的位移 x 9 继续运动一段距离后 停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热比 2 在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求： (1)棒在匀加速运动过程中 ， 通过电阻 q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热 (3)外力做的功 【解析】 (
3、1 ) 设棒匀加速运动的时间为 t ，回路的磁通量变化量为 ，回路中的平均感应电动势为 E ，由法拉第电磁感应定律得 E t 其中 设回路中的平均电流为 I ，由闭合电路欧姆定律得 I r 则通过电阻 R 的电荷量为 q I t 联立 式，代入数据得 q 4 . 5 C ( 2 ) 设撤去外力时棒的速度为 v ，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 2 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为 W ，由动能定理得 W 0 12m 撤去外力后回路中产生的焦耳热 W 联立 式，代入数据得 1 . 8 J ( 3 ) 由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 2 1 ，可得 3 . 6 J
4、在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 由 式得 5 . 4 J. 【 方法与知识感悟 】 电磁感应中的动力学问题分析 1 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 加速度不为零 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 2电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系 例 2 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 阻值 r ， 质量 m 0.2 从轨道上端 在此过程中金属棒产生的焦耳热
5、(0 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 v m ，有同学解答如下：由动能定理 W 重 W 安 12m v . 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 题型二：电磁感应与能量的综合 【解析】 ( 1 ) 下滑过程 中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于 R 3 r ，因此 3 0 . 3 J W 安 Q 0 . 4 J ( 2 ) 金属棒下滑时受重力和安培力 F 安 B 由牛顿第二定律 mg si n 3 0 a g si n 3 0 R r ）v 10 120
6、 . 82 0 . 7 52 20 . 2 （ 1 . 5 0 . 5 ） 3 . 2 m / ( 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 mg si n 3 0 上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大由动能定理可以 得到棒的末速度，因此上述解法正确 . m g S si n 3 0 Q 12m 2 gS s i n 3 0 2 2 10 1 . 1 5 122 0 . 40 . 2 2 . 7 4 m / s. 【 方法与知识感悟 】 电磁感应中的能量转化问题 1 电磁感应中的能量转化特点 外力
7、克服安培力做功 ， 把机械能或其它能量转化成电能；感应电流通过电路做功又把电能转化成其它形式的能 (如内能 ) 这一功能转化途径可表示为： 外 力 克 服 电 流安 培 力 做 功 做 功其 它 形 式 的 能 电 能 其 它 形 式 的 能 ( 如 内 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：其它形式的能的减少量等于产生的电能 (3)利用电路特征来求解：通过电路中所消耗的电能来计算 例 3 如图所示 ， 一矩形金属框架 与水平面成角 37 ， 宽 L 0.4 m， 上 、 下两端各有一个电阻 2 ，
8、框架的其它部分电阻 不计 ， 框架足够长 ， 垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场 ， 磁感应强度 B 与框架良好接触 ， 其质量 m 0.1 电阻 r ， 杆与框架的动摩擦因数 在速度达到最大的过程中 ， 上端电阻 0 (m/ 求： (1)流过 (2)从开始到速度最大的过程中 (3)在时间 1 【解析】 ( 1 ) 当满足 B m g c o s mg s i n 时 有最大电流 s i n c o s ） 0 . 6 0 . 5 0 . 8 ） 0 . 1 101 . 0 0 . 4A 0 . 5 A 流过 00 . 2 5 A. ( 2 ) Q 总 4 2 J ， 0 . 5 2
9、V 1 . 0 V 此时杆的速度为 . 01 . 0 0 . 4m / s 2 . 5 m / s 由动能定理得 mg s si n m g s c o s Q 总 12m 0 求得杆下滑的距离 s m 2 Q 总2 si n c o s ）0 . 1 2 . 52 2 22 0 . 1 10 （ 0 . 6 0 . 5 0 . 8 ）m 1 1 . 5 6 m . ( 3 ) 1 s 内通过 的最大电荷量 q R 总B BL 或 t 0 . 5 1 0 . 5 C q 1. 0 0 . 4 2 . 5 12C 0 . 5 C . *1. 如图所 示，相距为 d 的两水平虚线感应强度为 B ，
10、正方形线圈 a b c ( L 金属棒进入 【 解析 】 金属棒从 2后速度不能瞬时变化，由于磁场方向发生了变化，产生的感应电流方向发生了变化，但安培力的方向不变 * 水平放置的 光滑平行金属导轨上有一 质量为 的一端连接电阻 R， 其他电阻均不计 ， 磁感应强度为 金属棒 作用下由静止开始向右运动 则( ) A 随着 其加速度也增大 B 外力 F对 C 当 外力 D 无论 它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 解析】 F v 增大 a 减小，当 a 0.即 后，做匀速运动， A 错；在加速过程中，F 对 的功，大小等于电路中产生 的电能和增加的动能之和， B 错；匀速运动时，动能不增加了， F 做功的功率等于电功率 C 对；克服安培力做的功等于电路中产生的电能， D 对 3风速仪的简易装置如图甲所示在风力作用下，风杯带动与其固定在一起的永磁铁转动，线圈中的感应电流随风速 速为 得线圈中的感应电流随时间变化的关系如图乙所示；若风速变为 v2感应电流的峰值 期 的变化情况是 ( ) A A B C D 【解析】 风速 v 增大，永磁铁转速增大，线圈中 动势增大，电流的最大值增大，同时，周期减小，选A. * 边长为 属线框在水平恒力 穿过方向垂直纸面向外的有界匀强 磁场区域 ， 磁场区域的宽
