《师说2015高三物理一轮课件9.3电磁感应规律的综合应用(一)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《师说2015高三物理一轮课件9.3电磁感应规律的综合应用(一)（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 3讲 电磁感应规律的综合应用 (一 ) (电路和图象 ) 基础梳理 一、电磁感应中的电路 问题 1 内电路和外电路 ( 1 ) 电源： 切割磁感线运动 的导体或 磁通量发生变化 的线圈都相当于电源 ( 2 ) 内、外电路：相当于 电源 的那部分电路称为内电路，其电阻相当于电源内阻，其余部分是外电路 2 电源电动势和路端电压 ( 1 ) 电动势： E Bl v 或 E ( 2 ) 路端电压： U E 3 电磁感应与电路知识的关系图 温馨提示 电磁感应电路中产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，电流的流向是从 “ 电源 ” 的负极经电源流向正极，这一部分电路两端
2、的电压相当于路端电压，即 U 感应电动势是联系电磁感应与电路的桥梁之一 . 4 电磁感应与电路综合问题的处理思路 ( 1 ) 确定电源：首先，判断产生电磁感应现象的那一部分导体或电路，以找到电路中的电源；其次，选择电磁感应定律的相应表达形式 求出感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断出感应电流的方向 ( 2 ) 分析电路结构，画等效电路图，区分出内外电路 ( 3 ) 根据串并联规律、焦耳定律、全电路的功率关系等解题 二、电磁感应中的图象问题 1 图象问题的引入 图象能够直观反映函数之间的关系，清楚地显示物理过程要注意在导体棒切割各种边界的磁场时，往往对应着很多过程，在分析时要分过程讨论
3、2 电磁感应的图象 图象 类型 ( 1 ) B t 图象、 t 图象、 E t 图象和 I t 图象 ( 2 ) E x 图象和 I x 图象 问题 类型 ( 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 思考探究 t 图象的斜率， I t 图象的 “ 面积 ” ，分别表示什么含义？ 提示 t 图象的斜率表示磁通量的变化率， I t 图象的 “ 面积 ” 表示通过导体横截面的电荷量 知识整合 考点一 电磁感应中的电路问题 1 . 对电源的理解：电源是将其他形式的能转化为电能的装置在电磁感应现象里，通过导体切割磁感线和线圈磁通
4、量的变化而其他形式的能转化为电能 2 对电路的理解：内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈，外电路由电阻、电容等电学元件组成 3 问题分类 ( 1 ) 确定等效电源的正负极、感应电流的方向、电势高低、电容器极板带电性质等问题 ( 2 ) 根据闭合电路求解电路中的总电阻、路端电压、电功率等问题 ( 3 ) 根据电磁感应中的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量： E I ， q I t n R 总. 4 解决电磁感应中的电路问题的基本步骤 ( 1 ) 用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向及感应电流方向 ( 2 ) 根据 “ 等效电源 ” 和电路中其他各元件的连
5、接方式画出等效电路 ( 3 ) 根据 E BL v 或 E 并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解 例 1. 2 0 1 3 四川卷 如图所示，边长为 L 、不可形变的正方形导线框内有半径为 r 的圆形磁场区域，其磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系为 B 常量 k 0 ) 回路中滑动变阻器 R 的最大阻值为 动片 P 位于滑动变阻器中央，定值电阻 0、 02. 闭合开关 S ，电压表的示数为 U ，不考虑虚线 ( ) A 电容器的 a 极板带正电 C 滑动变阻器 R 的热功率为电阻 倍 D 正方形导线框中的感应电动势为 线框内产生的感应电动势 E tk 压表的示数 U 是外电压，外
6、电路电阻的串并联关系是 右侧电阻并联，之后与滑动片P 左侧电阻以及 电路总电阻为 R 总 R 左 R 并74 R 并 R 并 两端的电 压为 A 项正确； 根据楞次定律可知，线框中感应电流的方向为逆时针，电容器 b 板带正电， B 项错误；设滑动变阻器右半部分的电流为I ，则 ，滑动变阻器左半部分的电流为 2 I ，滑动变阻器上的功率 P (2 I )222C 项正确 答案 小试身手 1 2013 安徽卷 如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37 ，宽度为 0 .5 m ，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为 1 量为 0. 2 k g ，接入电路的电阻为 1 ，两端与导轨接触良好，
7、与导轨间的动摩擦因数为 在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为 将导体棒 静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒 运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为 ( 重力加速度 g 取 10 m / s i ( ) A m / s 1 W B 5 m / s 1 W C m / s 9 W D 15 m / s 9 W 解析 当小灯泡稳定发光时，导体棒 速运动，受力如图所示根据受力平衡可得， mg si n m g c o s ，代入数据得， v 5 m / s ；小灯泡消耗的电功率为 P BL 2 1 W ，B 项正确 答案 B 考点二 电磁感应中的图象问题 1. 图象问题
8、可以综合法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则、安培定则和左手定则，还有与之相关的电路知识和力学知识等 2 图象问题的特点：考查方式比较灵活，有时根据电磁感应现象发生的过程，确定图象的正确与否，有时依据不同的图象，进行综合计算 3 解题关键：弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围 ，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键 4 解决图象问题的一般步骤 ( 1 ) 明确图象的种类，即是 B t 图还是 t 图，或者 E t 图、 I t 图象 ( 2 ) 分析电磁感应的具体过程 ( 3 ) 用右手定则或楞次定律确定感应电动势或感应电流方向 ( 4 ) 结合法拉第电磁感应定律、
9、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，应用数学知识进行分析，如分析斜率的变化、截距等 ( 6 ) 画图象或判断图象 . 温馨提示 对图象的认识，应从以下几个方面注意： ( 1 ) 明确图象所描述的物理意义 ( 2 ) 必须明确各种 “ ”“ ” 的含义 ( 3 ) 必须明确斜率的含义 ( 4 ) 必须建立图象和电磁感应过程之间的对应关系 ( 5 ) 注意 v 、 B 、 变化的快慢 . 例 2. 2 0 1 3 全国卷 纸面内两个半径均为 R 的圆相切于 圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化一长为 2 R 的导体
10、杆 过 O 点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为 ， t 0 时， 好位于两圆的公切线上，如图所示若选取从 O 指向 A 的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是 ( ) 解析 导体杆在右边圆形磁场中切割磁感线的有效长度为 L 2 R si n t ，产生的感应电动势的大小 E 12 2 2s i 电动势随时间变化，且非均匀变化， A 、 B 两项错误；根据右手定则，导体杆在右边磁场中运动时，感应电动势为正， C 项正确， D 项错误 答案 C 小 试 身 手 2 2 0 1 3 新课标全国卷 如图，在光滑水平桌面上有一边长为 L 、电阻为 R 的正方形导线框
11、；在导线框右侧有一宽度为 d ( d L ) 的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动 t 0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列 v t 图象中，可能正确描述上述过程的是 ( ) 解析 根据楞次定律可知，线框进入磁场及离开磁场的过程受到 安培力，从而做变减速运动，由牛顿第二定律得， B I L线框的速度减小，线框的加速度减小；线框完全进入到磁场中运动时，做匀速直线运动， D 项正确 答案 D 方法探究 易错点一 在分析电磁感应的动态问题时盲目套用公式 例 1. 如图所示，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于竖
12、直平面内的 形框，水平导体棒 沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除 R 外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将导体棒 初速度释放，要使电流稳定后 R 的热功率变为原来的两倍，其他条件不变的情况下，可以采用的办法有( ) A 导体棒 量不变， 形框宽度减为原来的12B 电阻 R 变为原来的一半 C 磁感应强度 B 变为原来的 2 倍 D 导体棒 量增加为原来的 2 倍 错因分析 错误的主要原因是对物体的动态分析理解不透彻，不清楚当物体量变化时引起速度的变化，误认为 B C 解如下：稳定时 R 的热功率与机械功率相等， P mg v ，把速度看做不变，错误地认为导体棒 量增加为原来的两倍，功率变
13、为原来的两倍根据公式 P 速度看做不变，认为电阻 R 变为原来的一半，功率变为原来的两倍根据公式 P 感应强度变为原来的 2 倍，则功率变为原来的两倍 解析 导体棒下滑，电流稳定后 R 的热功率为 P 形框宽度减为原来的12，则速度变为原来的 2倍，功率变为原来的 2 倍；电阻 R 变为原来的一半，速度变为原来的一半，功率变为原来的 1 / 2 ；磁感应强度 B 变为原来的 2 倍，速度变为原来的 1 / 2 ，功率变为原来的 1 / 2 ；导体棒量增加为原来的 2 倍，速度变为原来的 2 倍，功率变为原来的 4 倍 答案 A 易错总结 公式 E BL v 、 F P ( 1 ) 当导体棒不是垂直切割磁感线时忘记分解速度或磁感应强度 ( 2 ) 公式中 R 是回路的总电阻，应用时误认为是导体棒的电阻 ( 3 ) 当其中一个量发生变化时误认为其他量都不变 ( 如当 R 随之变化 ). nts
