《2013届高考物理一轮 专题28 电磁感应规律的综合应用学案 新课标》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高考物理一轮 专题28 电磁感应规律的综合应用学案 新课标（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013 届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题 28 电磁感应规律的综合应用2013 届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题 28 电磁感应规律的综合应用教学目标：教学目标：1熟练运用右手定则和楞次定律判断感应电流及感应电动势的方向 2掌握电磁感应与电路规律的综合应用 3综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题 4能够处理电磁感应图象问题 本讲重点：本讲重点：1电磁感应与电路规律的综合应用 2综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题 本讲难点：本讲难点：综合应用电磁感应等电学知识解决力、电综合问题 考点点拨：考点点拨：1电磁感应与电路规律的综合应用 2电磁感应中的力电综合应用 3电磁
2、感应中的图象问题 4涉及多个电动势的计算问题（双杆问题） 第一课时2电磁感应中的电路问题 在电磁感应中， 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势， 该导体或回 路相当于电源。因此，电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起，解决与电路相联系的电 磁感应问题的基本方法是： 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 画等效电路图 运用全电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解 3电磁感应中的图象问题 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量、感应电动势E、感应电流I、安培力F安或外力 F外随时间t变化的图象，即Bt图、t图、Et图、It图、Ft图。对于切割磁 感线
3、产生感应电动势和感应电流的情况， 还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移x变化 的图象，即Ex图、Ix图等。 这些图象问题大体上可分类两类： 由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象。 由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。 不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、左手定则，楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决。（二）重难点阐释（二）重难点阐释 本章的知识点不多，重点集中在两个定律法拉第电磁感应定律和楞次定律。法拉第电 磁感应定律关键在于“变化” ， 楞次定律的核心在于“阻碍” ， 真正理解了“变化” 和“阻碍” ， 就真正掌握了这两个定律。 本章以电场、磁场、
4、电路等知识为基础，综合力与运动、动量与能量等力学体系的知识， 是 高中物理中综合程度最高的章节之一， 所以本章的难点也很突出。 在高考中出现的题型通常 会有感应电流的产生条件、方向判定，感应电流大小的计算等，在大题中则常会出现电磁感 应和电路知识的综合、电磁感应和力的综合、电磁感应和能量的综合等综合的题目，还会有 比较多的图像问题会牵连到题目当中。所以，本章的难点在于正确理顺知识体系，通过严密 的分析、推理，综合应用所学知识处理实际问题。 二、高考要点精析 （一）电磁感应与电路规律的综合应用 考点点拨二、高考要点精析 （一）电磁感应与电路规律的综合应用 考点点拨【例 2】 半径为a的圆形区域内
5、有均匀磁场， 磁感强度为B=0.2T， 磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放 置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接 有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2，一金属棒MN与金属环接 触良好，棒与环的电阻均忽略不计 （1）若棒以v0=5m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆 环直径OO 的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的 电流。 （2） 撤去中间的金属棒MN， 将右面的半圆环OL2O 以OO 为 轴向上翻转 90，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为B/t=4T/s，求L1的功率。 解析： （1）棒滑过圆环直径OO 的瞬时，MN中的电
6、动势 E1=B2a v=0.20.85=0.8V 等效电路如图（1）所示，流过灯L1的电流 I1=E1/R=0.8/2=0.4 A （2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O 以OO 为轴 向上翻转 90，半圆环OL1O中产生感应电动势，相当于电源， 灯 L2为外电路，等效电路如图（2）所示，感应电动势 E2=/t=0.5a2B/t=0.32V L1的功率 P1=(E 2/2)2/R=1.28102W考点精炼考点精炼 1据报道，1992 年 7 月，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验， 实验取得了部分成功.航天飞机在地球赤道上空离地面约 3000 km 处由东向西飞
7、行，相对地 面速度大约 6.5103m/s，从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根长 20 km，电 阻为 800 的金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动.假定这一范围内的 地磁场是均匀的.磁感应强度为 410-5T，且认为悬绳上各点的切割速度和航天飞机的速度图（1）图（2）相同.根据理论设计，通过电离层（由等离子体组成）的作用，悬绳可以产生约 3 A的感应 电流，试求： （1）金属悬绳中产生的感应电动势； （2）悬绳两端的电压； （3）航天飞机绕地球运行一圈悬绳输出的电能（已知地球半径为 6400 km）.来源:第二课时 （二）电磁感应中的力电综合应用（二）电磁感应中的力
8、电综合应用来源:来源: 考点点拨考点点拨ab下滑时因切割磁感线，要产生感应电动势，根据电磁感应定律：E=BLv 闭合电路AC ba中将产生感应电流，根据闭合电路欧姆定律：I=E/R 据右手定则可判定感应电流方向为aAC ba， 再据左手定则判断它受的安培力F安方向如图示，其大小为： F安=BIL注意： （1）电磁感应中的动态分析，是处理电磁感应问题的关键，要学会从动态分析的过 程中来选择是从动力学方面，还是从能量、动量方面来解决问题。 （2）在分析运动导体的受力时，常画出平面示意图和物体受力图。由于安培力方向向左，应用左手定则可判断出电流方向为顺时针方向（由上往下看）.再根 据楞次定律可知磁场
9、增加，在t时磁感应强度为：B=（B+tB t）此时安培力为F安=BIlab 由受力分析可知F安=Mg 由式并代入数据：t=495 s来源:来源:4如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 1m，导轨平面 与水平面成37o角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为 0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保 持良好接触，它们之间的动摩擦因数为 0.25 （1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； （2） 当金属棒下滑速度达到稳定时， 电阻R消耗的功率为 8W， 求该速度的大小；来源:数理化网 （3）在上问中，若R2，金属棒中的电
10、流方向由a到b， 求磁感应强度的大小与方向 （g10m/s2，sin37o0.6，cos37o0.8）【例 5】匀强磁场磁感应强度B=0.2 T，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab=l=1m， 每边电阻r=0.2，金属框以v=10m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方 向垂直，如图所示，求：考点精炼考点精炼6如图（1）所示区域（图中直角坐标系oxy的、象限）内有匀强磁场，磁感应强 度方向垂直于图面向里，大小为B、半径为L、圆心角为 60的扇形导线框OPQ以角速 度绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。 （1）求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的
11、频率f。 （2） 在图（2）中画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象。 （规定与图甲 中线框的位置相应的时刻为t=0）（四）涉及多个电动势的计算问题（四）涉及多个电动势的计算问题（双杆问题） 考点点拨考点点拨 当有两个金属杆均作切割磁感线运动时，将产生两个感应电动势，此时整个回路中的电动势为这两个电动势的和（方向相同时）或差（方向相反时） 。解法 1：设杆 2 的运动速度为v，由于两杆运动时，两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化，产生感应电动势)(0vvBlE=感应电流21RREI+=杆 2 作匀速运动，它受到的安培力等于它受到的摩擦力，gmBlI2=导体杆 2 克服摩擦力做功
12、的功率gvmP2=解得)(21222 02RRlBgmvgmP+=考点精炼考点精炼 7图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁 场中，磁场方向垂直于导轨所在平面（纸面）向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离 为l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线 相连的金属细杆，质量分别为和m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆 与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运 动到图示位置时， 已匀速向上运动， 求此时作用于两杆的重力
13、的功率的大小和回路电阻上的热功率。考点精炼参考答案考点精炼参考答案2解（1）每半根导体棒产生的感应电动势为E1=Blv=21Bl2= 21.4103（0.5）2V=50 V.3解：设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab 杆受力如图所示： 由平衡条件得：F=mg+ILB由欧姆定律得：RU rRBLvI=+=解得：BL=1Tmv=0.4m/s F的功率：P=Fv=0.70.4W=0.28W4解答： （1）金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律 mgsinmgcosma 由式解得：a4m/s25答案 B 解析：本题的考点楞次定律和电磁感应定律，先用右手定则
14、可以判断开始时电流应为负值， 其切割的有效长度是均匀增加的， 当线框全部进入磁场后， 再次利用右手定则可以判断此时 电流应为正值，而其切割的有效长度是减小的，所以答案选择 B总结：总结：本题首先只有OQ边切割磁感线产生感应电动势，转过 60以后，OP边进入磁场， 此 时回路中的磁通量不变，感应电动势为零，再转过 60以后只有OP边做切割磁感线运动产 生反方向的电动势，如此按照顺序分析作图，就一定能正确求解本题。 7解析：设杆向上的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少。 由法拉第电磁感应定律， 回路中的感应电动势的大小vllBE)(12=回路中的电流REI=电流
15、沿顺时针方向。两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x1y1的安培力为IBlf11=方向向上，作用于杆x2y2的安培力为IBlf22=方向向下，当杆作匀速运动时，根据牛顿第二定律有02121=+ffgmgmF来源:三、考点落实训练三、考点落实训练4如图 1 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 2 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。图 1图 25水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的 电阻连接
