高考物理電磁感應(yīng)總復(fù)習(xí)課件2

1、v一、電磁感應(yīng)中的幾類問(wèn)題v1電路問(wèn)題：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分在電路中相當(dāng)于_涉及電路問(wèn)題，用電學(xué)知識(shí)求解v2力學(xué)問(wèn)題：產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受_作用涉及受力與運(yùn)動(dòng)分析，用動(dòng)力學(xué)知識(shí)解決v3能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題：克服安培力做功的過(guò)程是_的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理或能量守恒定律解決此類問(wèn)題v二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的幾種圖象v1涉及時(shí)間的圖象：bt、t、et、it圖象等v2涉及位移的圖象：ex、ix圖象等v3處理方法：v(1)明確圖象種類v(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程v(3)列函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析v思考：電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題和恒定電流中的電路問(wèn)題中電源有什么不同？v答案：v一、1.電源2.

2、安培力3.其他形式電能v思考：電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題中電源的電動(dòng)勢(shì)大小可能變化如導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，大小為eblv，其大小隨導(dǎo)體的速度變化而變化而恒定電流中的電路問(wèn)題電源電動(dòng)勢(shì)認(rèn)為是不變的v1圖象問(wèn)題可以綜合法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、右手定則、安培定則和左手定則，還有與之相關(guān)的電路知識(shí)和力學(xué)知識(shí)等v2圖象問(wèn)題的特點(diǎn)：考查方式比較靈活，有時(shí)根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程，確定圖象的正確與否，有時(shí)依據(jù)不同的圖象，進(jìn)行綜合計(jì)算v3解題關(guān)鍵：弄清初始條件，正、負(fù)方向的對(duì)應(yīng)，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)出磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵v4解決圖象問(wèn)題的一般步驟v(1)明確圖象的種類，即是bt圖還

3、是t圖象，或者et圖、it圖等v(2)分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程v(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系v(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式v(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等v(6)畫圖象或判斷圖象v1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源因此，電磁感應(yīng)問(wèn)題往往與電路問(wèn)題聯(lián)系在一起v2解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問(wèn)題的基本方法v(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向v(2)畫等效電路；v(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串、并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等

4、公式求解v1受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的分析v(1)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，安培力將阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v(2)安培力一般是變力，導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度發(fā)生變化，當(dāng)加速度為零時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)v2解題步驟v(1)用電磁感應(yīng)定律和楞次定律、右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向v(2)應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出電路中的感應(yīng)電流的大小v(3)分析研究導(dǎo)體受力情況，特別要注意安培力方向的確定v(4)列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解v3兩種狀態(tài)處理v(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)v處理方法：根據(jù)平衡條件合外力等于零列式分析v(2)導(dǎo)體處

5、于非平衡態(tài)加速度不為零v處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析v4電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問(wèn)題v(1)解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過(guò)程中的臨界狀態(tài)，如由速度、加速度求最大值或最小值的條件v(2)基本思路是：v說(shuō)明：當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)存在著臨界條件時(shí)：v(1)導(dǎo)體初速度等于臨界速度時(shí)，導(dǎo)體勻速切割磁感線運(yùn)動(dòng)v(2)初速度大于臨界速度時(shí)，導(dǎo)體先減速，后勻速運(yùn)動(dòng)v(3)初速度小于臨界速度時(shí)，導(dǎo)體先加速，后勻速運(yùn)動(dòng)v1電磁感應(yīng)過(guò)程實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力作用因此要維持安培力存在，必須有“外力”克服安培力做功此過(guò)

6、程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能同理，安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能v2電能求解思路主要有三種：v(1)利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；v(2)利用能量守恒求解：開(kāi)始的機(jī)械能總和與最后的機(jī)械能總和之差等于產(chǎn)生的電能；v(3)利用電路特征來(lái)求解：通過(guò)電路中所產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算 v3解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量守恒問(wèn)題的一般步驟：v(1)在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)

7、體或回路就相當(dāng)于電源v(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化，應(yīng)特別注意對(duì)下面第c條的理解和應(yīng)用va有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；vb有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化；vc克服安培力做功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，并且克服安培力做多少功，就產(chǎn)生多少電能；vd如果是安培力做正功，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能v(3)列有關(guān)能量的關(guān)系式v 如圖所示，在pq、qr區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界p重合導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時(shí)刻開(kāi)始，線框勻速橫穿兩個(gè)

8、磁場(chǎng)區(qū)域以abcdef為線框中的電動(dòng)勢(shì)e的正方向，以下四個(gè)et關(guān)系示意圖中正確的是()v解析：第一階段，bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)樨?fù)方向，e1blv；第二階段，因bc與de產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等大、反向，所以e20；第三階段，因de產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為正方向，af產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也為正方向，所以e32blvblv3blv；第四階段，af切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為負(fù)方向，e42blv.v答案：cv跟蹤訓(xùn)練1矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖甲所示若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，圖乙中

9、正確的是()v答案：dv解析：01 s內(nèi)b垂直紙面向里且均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，排除a、c選項(xiàng)；23 s內(nèi)，b垂直紙面向外且均勻增大，同理可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，排除b選項(xiàng)，d正確v (2009上海單科)如下圖所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為r的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒mn置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到f0.5v0.4(n)(v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度)的水平外力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)

10、得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大(已知l1 m，m1 kg，r0.3 ，r0.2 ，s1 m)v(1)分析并說(shuō)明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；v(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大??；v思路點(diǎn)撥：電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何變化，說(shuō)明導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度如何變化？由牛頓第二定律，寫出力與加速度的表達(dá)式，將外力f代入表達(dá)式分析后有什么發(fā)現(xiàn)？外力作用時(shí)，棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可得出位移與時(shí)間的關(guān)系，當(dāng)撤去外力后，末速度為零，由速度v隨位移x的變化規(guī)律，可得出后一段位移，兩段位移又有什么關(guān)系呢？v解析：(1)金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，r兩端電壓uiev，u隨時(shí)間均勻增大，即v隨時(shí)間均勻增大，加速度為恒量v答案：

11、(1)勻加速運(yùn)動(dòng)(2)0.5 t(3)1 sv跟蹤訓(xùn)練2如下圖所示，p、q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為l1，處在豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一導(dǎo)體桿ef垂直于p、q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下，向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m，每邊電阻均為r、邊長(zhǎng)為l2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力v(1)通過(guò)ab邊的電流iab是多大？v(2)導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動(dòng)速度v是多大？v 如圖所示，半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0.2

12、t，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬圓環(huán)上分別接有電燈l1、l2，兩燈的電阻均為r2 .一金屬棒mn與金屬圓環(huán)接觸良好，金屬棒與金屬圓環(huán)的電阻忽略不計(jì)v(1)若金屬棒以v05 m/s的速度在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求金屬棒滑過(guò)圓環(huán)直徑oo時(shí)mn中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)電燈l1的電流；v解析：(1)金屬棒滑過(guò)圓環(huán)直徑oo時(shí)，垂直切割磁感線的有效長(zhǎng)度為2a，所以金屬棒mn中的電動(dòng)勢(shì)為e12bav0.8 v，等效電路如圖所示v(2)撤去中間的金屬棒mn，右面的半圓環(huán)ol2o以oo為軸向上翻轉(zhuǎn)90，磁場(chǎng)區(qū)域的有效面積變?yōu)閟a2/2v根據(jù)法拉

13、第電磁感應(yīng)定律得v答案：(1)0.8 v0.4 a(2)1.28102 wv跟蹤訓(xùn)練3在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0.4 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一個(gè)半徑為r050 cm的圓形導(dǎo)軌，上面擱有互相垂直的兩根導(dǎo)體棒，一起以角速度103 rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)圓導(dǎo)軌邊緣和兩棒中央通過(guò)電刷與外電路連接，若每根導(dǎo)體棒的有效電阻為r00.8 ，外接電阻r3.9 ，如圖所示，求：v(1)每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；v(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)s接通和斷開(kāi)時(shí)兩電表示數(shù)分別為多少？(假定兩電表均為理想電表)v答案：(1)50 v(2)50 v48.75 vv當(dāng)開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí)，外電路開(kāi)路，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)，為50 v.v

14、 如下圖所示，將邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為r的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過(guò)寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，線框向上離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半，線框離開(kāi)磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后下落并勻速進(jìn)入磁場(chǎng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f阻且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)求：v(1)線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v2；v(2)線框在上升階段剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度v1；v(3)線框在上升階段通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱q.v思路點(diǎn)撥：由線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場(chǎng)可解得v2，由線框離開(kāi)磁場(chǎng)上升的過(guò)程和下落的過(guò)程，可根據(jù)動(dòng)能定理列式求得離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度v1；線框在上升階

15、段通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中，重力、阻力、安培力做功，其中產(chǎn)生的焦耳熱q為安培力做的負(fù)功值，由能量守恒可求得q.v答案：見(jiàn)解析v點(diǎn)評(píng)：解答此類題目要抓住各個(gè)物理過(guò)程中的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系，特別是每個(gè)力做功對(duì)應(yīng)著什么樣的能量轉(zhuǎn)化，然后由能量守恒定律(或動(dòng)能定理)列式解答v跟蹤訓(xùn)練4如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l1 m，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)r2 的電阻，將一根質(zhì)量為0.2 kg的金屬棒cd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計(jì)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b2 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力f，使棒從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)試解答

16、以下問(wèn)題：v(1)若施加的水平外力恒為f8 n，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1是多大？v(2)若施加的水平外力的功率恒為p18 w，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2是多大？v(3)若施加的水平外力的功率恒為p18 w，且從金屬棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度v32 m/s的過(guò)程中電阻r產(chǎn)生的熱量為8.6 j，則該過(guò)程所需的時(shí)間是多少？v答案：(1)4 m/s(2)3 m/s(3)0.5 sv1(2010全國(guó)卷)某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為4.5105 t一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00 m，該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過(guò)設(shè)落潮時(shí)，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說(shuō)法正

17、確的是()va河北岸的電勢(shì)較高vb河南岸的電勢(shì)較高vc電壓表記錄的電壓為9 mvvd電壓表記錄的電壓為5 mvv答案：acv解析：海水在落潮時(shí)自西向東流，該過(guò)程可以理解為：自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在切割豎直向下的磁場(chǎng)根據(jù)右手定則，右岸即北岸是正極，北岸電勢(shì)高，南岸電勢(shì)低，故a對(duì)，b錯(cuò)；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律eblv4.510510029103 v，故c對(duì)，d錯(cuò)v2在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖甲所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t做如圖乙所示變化時(shí)，圖中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e變化的是()v答案：av3(2010寧波模擬)如圖所示，有兩根

18、和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻r，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則()va如果b增大，vm將變大vb如果變大，vm將變大vc如果r變大，vm將變大vd如果m變小，vm將變大v答案：bcv解析：以金屬桿為研究對(duì)象，受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律得v4如圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l，直導(dǎo)線mn垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.電容器的電容為c，除電阻r外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計(jì)現(xiàn)給導(dǎo)線mn一初速度，使導(dǎo)線mn向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，mn以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則()va電容器兩端的電壓為零vb電阻兩端的電壓為blvvc電容器所帶電荷量為cblvv答案：cv解析：當(dāng)導(dǎo)線mn勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線mn產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，穩(wěn)定后，電容器既不充電也不放電，無(wú)電流產(chǎn)生，故