2011屆高考物理第一輪總復(fù)習(xí) 電磁感應(yīng)的綜合運用課件

1、溫故自查溫故自查通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在中將受到安培力作用，中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)往往和力學(xué)問題結(jié)合在一起解決這類問題需要電磁感應(yīng)往往和力學(xué)問題結(jié)合在一起解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、)及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(、動能定理、動能定理等等)磁場磁場楞次定律楞次定律牛頓定律牛頓定律考點精析考點精析1解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的方法解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的方法(1)選擇研究對象，即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體選擇研究對象，即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)；棒組成的系統(tǒng)；(2)用法拉第電磁感應(yīng)定

2、律和楞次定律求感應(yīng)電動勢用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向；的大小和方向；(3)求回路中的電流大??；求回路中的電流大小；(4)分析其受力情況；分析其受力情況；(5)分析研究對象所受各力的做功情況和合外力做功分析研究對象所受各力的做功情況和合外力做功情況，選定所要應(yīng)用的物理規(guī)律；情況，選定所要應(yīng)用的物理規(guī)律；(6)運用物理規(guī)律列方程，求解運用物理規(guī)律列方程，求解2明確兩大研究對象及其之間相互制約的關(guān)系明確兩大研究對象及其之間相互制約的關(guān)系(3)動態(tài)分析：求解電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題時，要抓動態(tài)分析：求解電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題時，要抓好受力分析和運動情況的動態(tài)分析導(dǎo)體在拉力作用下運好

3、受力分析和運動情況的動態(tài)分析導(dǎo)體在拉力作用下運動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受通電導(dǎo)體受安培力安培力合外力變化合外力變化加速度變化加速度變化速度變化周而復(fù)始速度變化周而復(fù)始地循環(huán)當(dāng)循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運地循環(huán)當(dāng)循環(huán)結(jié)束時，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運動狀態(tài)此時動狀態(tài)此時a0，而速度，而速度v通過加速達(dá)到最大值，做勻通過加速達(dá)到最大值，做勻速直線運動；或通過減速達(dá)到穩(wěn)定值，做勻速直線運動速直線運動；或通過減速達(dá)到穩(wěn)定值，做勻速直線運動(4)兩種狀態(tài)的處理：當(dāng)導(dǎo)體處于平衡態(tài)兩種狀態(tài)的處理：當(dāng)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止?fàn)铎o止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運

4、動狀態(tài)時，處理的途徑是：根據(jù)合外力等態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時，處理的途徑是：根據(jù)合外力等于零分析當(dāng)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)于零分析當(dāng)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)變速運動時，處理的變速運動時，處理的途徑是：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析途徑是：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析.溫故自查溫故自查產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到 的作用，因此，要維持的作用，因此，要維持的存在，必須有的存在，必須有“外力外力”克服安培力做功，此過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)克服安培力做功，此過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為化

5、為，“外力外力”克服安培力做了多少功，就有多克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，是電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量安培力做功的過程，是轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程安培力做了多少功，就轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能感應(yīng)電流感應(yīng)電流安安培力培力電能電能電能電能考點精析考點精析1電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化如圖中金屬棒如圖中金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時，重力勢能減沿導(dǎo)軌由靜止

6、下滑時，重力勢能減少，一部分用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，少，一部分用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)勻速運動時，重力能若導(dǎo)軌足夠長，棒最終達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)勻速運動時，重力勢能的減小則完全用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的勢能的減小則完全用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應(yīng)過電能因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的

7、重要途徑之一途徑之一2安培力的功和電能變化的特定對應(yīng)關(guān)系安培力的功和電能變化的特定對應(yīng)關(guān)系“外力外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化的能轉(zhuǎn)化為電能同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能化為其他形式的能3解決此類問題的步驟解決此類問題的步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(包括右手定則包括右手定則)確定感應(yīng)電動勢的大小和方向確定感應(yīng)電動勢的大小和方向(2)畫出等效

8、電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率畫出等效電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式的表達(dá)式(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系和穩(wěn)定分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系和穩(wěn)定狀態(tài)時受力特點及功率關(guān)系列方程，聯(lián)立求解狀態(tài)時受力特點及功率關(guān)系列方程，聯(lián)立求解命題規(guī)律命題規(guī)律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律或部分導(dǎo)體切根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律或部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(相當(dāng)于電源相當(dāng)于電源)，確定電路連接，確定電路連接，畫出電路圖，求出相應(yīng)的電流、電功等物理量畫出電路圖，求出相應(yīng)的電流、電功等物理量 考例考例1(2008廣東廣東)如圖甲所示，水平放置的兩根如圖甲所示，水平放

9、置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3m，導(dǎo)軌左端連接，導(dǎo)軌左端連接R0.6的的電阻，區(qū)域電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B0.6T的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域?qū)拡觯艌鰠^(qū)域?qū)扗0.2m.細(xì)金屬棒細(xì)金屬棒A1和和A2用長為用長為2D0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為垂直每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3，導(dǎo)軌電，導(dǎo)軌電阻不計使金屬棒以恒定速度阻不計使金屬棒以恒定速度v1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒磁場，計算從金屬棒A1進(jìn)入磁場進(jìn)入磁

10、場(t0)到到A2離開磁場的時離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖乙中畫的電流強(qiáng)度，并在圖乙中畫出出解析解析在在00.2s內(nèi)，金屬棒內(nèi)，金屬棒A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv0.60.31.0V0.18V在在0.20.4s內(nèi)，內(nèi)，E0，I20在在0.40.6s內(nèi)，內(nèi)，I20.12A不同時間段通過不同時間段通過R的電流強(qiáng)度如圖所示的電流強(qiáng)度如圖所示答案答案見解析見解析總結(jié)評述總結(jié)評述導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可用導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可用EBLv求解，關(guān)鍵是弄清金屬棒求解，關(guān)鍵是弄清金屬棒A1、A2誰是電源，誰是外電路，誰是電源，誰是外電路，或

11、畫出等效電路圖，再結(jié)合閉合或畫出等效電路圖，再結(jié)合閉合(或部分或部分)電路歐姆定律進(jìn)電路歐姆定律進(jìn)行求解行求解如圖所示，矩形裸導(dǎo)線框如圖所示，矩形裸導(dǎo)線框abcd的長邊長度為的長邊長度為2L，短，短邊的長度為邊的長度為L，在兩短邊上均接有電阻，在兩短邊上均接有電阻R，其余部分電，其余部分電阻不計導(dǎo)線框一長邊與阻不計導(dǎo)線框一長邊與x軸重合，左邊的坐標(biāo)軸重合，左邊的坐標(biāo)x0，線框內(nèi)有一垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)線框內(nèi)有一垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為一質(zhì)量為m、電阻也為、電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒的光滑導(dǎo)體棒MN與短與短邊平行且與長邊接觸良好邊平行且與長邊接

12、觸良好 開始時導(dǎo)體棒靜止于開始時導(dǎo)體棒靜止于x0處，從處，從t0時刻起，導(dǎo)體棒時刻起，導(dǎo)體棒MN在沿在沿x軸正方向的一拉力作用下，從軸正方向的一拉力作用下，從x0處勻加速運處勻加速運動到動到x2L處則導(dǎo)體棒處則導(dǎo)體棒MN從從x0處運動到處運動到x2L處的過處的過程中通過導(dǎo)體棒的電量為程中通過導(dǎo)體棒的電量為()答案答案B命題規(guī)律命題規(guī)律根據(jù)物體所受的力，分析運動狀態(tài)，確根據(jù)物體所受的力，分析運動狀態(tài)，確定某時刻的速度或加速度、最終速度等物理量定某時刻的速度或加速度、最終速度等物理量考例考例2水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定水平面上兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為放置，間距為L，一端通

13、過導(dǎo)線與阻值為，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接；的電阻連接；導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，如圖甲所示；金屬桿與導(dǎo)的金屬桿，如圖甲所示；金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計，勻強(qiáng)磁場豎直向下用與導(dǎo)軌平行的軌的電阻忽略不計，勻強(qiáng)磁場豎直向下用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動當(dāng)改作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動當(dāng)改變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動的速度變拉力的大小時，相對應(yīng)的勻速運動的速度v也會變化，也會變化，v和和F的關(guān)系如圖乙的關(guān)系如圖乙(重力加速度重力加速度g取取10m/s2)(1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動？金屬桿在勻速運動之前做什么運動？(2)若

14、若m0.5kg，L0.5m，R0.5，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？為多大？(3)由由vF圖線的截距可求得什么物理量？其值為多圖線的截距可求得什么物理量？其值為多少？少？解析解析(1)加速度越來越小的加速直線運動加速度越來越小的加速直線運動可以求出金屬桿所受到的阻力可以求出金屬桿所受到的阻力f，代入數(shù)據(jù)可得：，代入數(shù)據(jù)可得：f2N答案答案(1)加速度越來越小的加速直線運動加速度越來越小的加速直線運動(2)1T(3)阻力阻力f,2N總結(jié)評述總結(jié)評述桿最終勻速運動時，外力必然與安培力桿最終勻速運動時，外力必然與安培力相等，而沒有達(dá)到勻速之前，安培力隨電流的增大而增相等，而沒有達(dá)到勻速之前，安培力

15、隨電流的增大而增大，因而合力越來越小，所以加速度也越來越小本題易大，因而合力越來越小，所以加速度也越來越小本題易出錯的地方是不能把直線方程和圖線的數(shù)據(jù)相結(jié)合綜合解出錯的地方是不能把直線方程和圖線的數(shù)據(jù)相結(jié)合綜合解決問題，正確的解題思路是當(dāng)導(dǎo)體棒勻速時，合力為零，決問題，正確的解題思路是當(dāng)導(dǎo)體棒勻速時，合力為零，而金屬桿受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡關(guān)系，可而金屬桿受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡關(guān)系，可以建立直線方程，通過圖線的數(shù)據(jù)，就可以解決問題以建立直線方程，通過圖線的數(shù)據(jù)，就可以解決問題 如圖所示，金屬桿如圖所示，金屬桿ab放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌

16、組成閉合矩形電路，長與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路，長l10.8m，寬，寬l20.5m，回，回路總電阻路總電阻R0.2，回路處在豎直方向的磁場中，金屬桿，回路處在豎直方向的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量用水平繩通過定滑輪連接質(zhì)量M0.04kg的木塊，磁感應(yīng)的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從強(qiáng)度從B01T開始隨時間均勻增強(qiáng)，開始隨時間均勻增強(qiáng)，5s末木塊將離開水平末木塊將離開水平面，不計一切摩擦，面，不計一切摩擦，g取取10m/s2，求回路中的電流強(qiáng)，求回路中的電流強(qiáng)度度解析解析這道題是典型的動力學(xué)與磁場結(jié)合的問題，這道題是典型的動力學(xué)與磁場結(jié)合的問題，根據(jù)受力分析磁場，再根據(jù)磁場還原到力，解題過程如根據(jù)受

17、力分析磁場，再根據(jù)磁場還原到力，解題過程如下：下：設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B(t)B0kt，k是常數(shù)是常數(shù)可以得到可以得到k0.2或或k0.4，因為若，因為若k為負(fù)值，則為負(fù)值，則ab桿桿向右運動，重物向右運動，重物M不可能被提起，故舍去，取不可能被提起，故舍去，取k0.2，代，代入入式得式得I0.4A.答案答案0.4A命題規(guī)律命題規(guī)律根據(jù)能量守恒定律，確定焦耳熱或其他根據(jù)能量守恒定律，確定焦耳熱或其他力所做的功力所做的功考例考例3如圖所示，如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的為水平放置的足夠長的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L1m，導(dǎo)軌左端連接一個，導(dǎo)軌左端連接一個R2

18、的電阻，將一根質(zhì)量為的電阻，將一根質(zhì)量為0.2kg的金屬棒的金屬棒cd垂直地放置垂直地放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為計，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2T的勻強(qiáng)磁場中，磁的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力的拉力F，使棒從靜止開始向右運動試解答以下問題：，使棒從靜止開始向右運動試解答以下問題：(1)若施加的水平外力恒為若施加的水平外力恒為F8N，則金屬棒達(dá)到的，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度穩(wěn)定速度v1是多少？是多少？(2)

19、若施加的水平外力的功率恒為若施加的水平外力的功率恒為P18W，則金屬棒，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度達(dá)到的穩(wěn)定速度v2是多少？是多少？(3)若施加的水平外力的功率恒為若施加的水平外力的功率恒為P18W，且從金屬，且從金屬棒開始運動到速度棒開始運動到速度v32m/s的過程中電阻的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為產(chǎn)生的熱量為8.6J，則該過程所需的時間是多少？，則該過程所需的時間是多少？(2)外力功率恒定，當(dāng)外力等于安培力時金屬棒做勻外力功率恒定，當(dāng)外力等于安培力時金屬棒做勻速直線運動達(dá)到穩(wěn)定速度，穩(wěn)定狀態(tài)下，克服安培力做功速直線運動達(dá)到穩(wěn)定速度，穩(wěn)定狀態(tài)下，克服安培力做功功率也等于外力功率功率也等于外力功率答

20、案答案(1)4m/s(2)3m/s(3)0.5s總結(jié)評述總結(jié)評述本題是牛頓第二定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒本題是牛頓第二定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)中的典型應(yīng)用導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感定律在電磁感應(yīng)中的典型應(yīng)用導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，棒做加速度減小的加速運動，最應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源，棒做加速度減小的加速運動，最終狀態(tài)是勻速直線運動終狀態(tài)是勻速直線運動(2009太原質(zhì)檢太原質(zhì)檢)為了有助于了解磁懸浮列車的牽引為了有助于了解磁懸浮列車的牽引力的來由，給出如下的簡化模型，圖甲是實驗車與軌道示力的來由，給出如下的簡化模型，圖甲是實驗車與軌道示意圖，圖乙是固定在車底部的金屬框與軌道上運動磁場的意圖，圖乙是固定在車底部的金屬框與軌道上運動磁場的示意圖水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有示意圖水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有豎直豎直(垂直紙面垂直紙面)方向等距離間隔的勻強(qiáng)磁場方向等距離間隔的勻強(qiáng)磁場B1和和B2，二者，二者方向相反車底部金屬框的寬度與磁場間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)方向相反車底部金屬框的寬度與磁場間隔相等，當(dāng)勻強(qiáng)磁場磁場B1和和B2同時以恒定速度同時以恒定速度v0沿導(dǎo)軌方向向右運動時，金