高考物理專題復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)的動(dòng)態(tài)分析與能量

1、 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析和能量電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析和能量一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題一、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題1、通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中將受到安培力作作 用，從而產(chǎn)生力學(xué)問題。用，從而產(chǎn)生力學(xué)問題。其基本方法為用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 和方向求回路中的電流強(qiáng)度分析研究導(dǎo)體受力情況(包含安培力)列動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析(1)重點(diǎn)抓好受力情況受力情況和運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析(2)動(dòng)態(tài)過程導(dǎo)體受力產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流通電導(dǎo)體受安培力合外力變化加速度變化速度變化周而復(fù)始循

2、環(huán)(3)最終的穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)加速度 a=0 時(shí)，速度 v 達(dá)到最大，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換二、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換1、用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求電磁感應(yīng)的過程 總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，電磁感應(yīng)中出現(xiàn)的電能一定是 由其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)，同時(shí)電流通過導(dǎo)體做功又 會(huì)發(fā)生電能和其它形式能量的轉(zhuǎn)化?？傊?，電磁感應(yīng)的 過程，實(shí)際上就是電能、機(jī)械能、內(nèi)能等之間相互轉(zhuǎn)化 的過程，遵守能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。2、理解要點(diǎn)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起電磁感應(yīng)的磁 通量的變化和機(jī)械運(yùn)動(dòng)電磁感應(yīng)的本質(zhì)：通過克服磁場(chǎng)力做功，把機(jī)械能 或其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程3、基本方法用法拉第電磁感應(yīng)定

3、律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 大小和方法畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功 率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程。小結(jié)：電磁感應(yīng)綜合題的特點(diǎn)：導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力閉合電路感應(yīng)電流感應(yīng)電流阻礙2、電磁感應(yīng)的綜合題有兩類： 電磁感應(yīng)與電路、電場(chǎng)的綜合 電磁感應(yīng)與磁場(chǎng)、導(dǎo)體受力和運(yùn)動(dòng)的綜合；或是這兩種基本類 型的復(fù)合題，其中的電磁現(xiàn)象、力現(xiàn)象是相互聯(lián)系、相互影響 和制約的。1、電磁感應(yīng)的綜合題不僅涉及法拉第電磁感應(yīng)定律，它還涉及力 學(xué)、熱學(xué)、靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)等許多內(nèi)容。 例1.如圖，讓一線圈

4、由位置1通過一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域到達(dá)位置2，下列說法正確的是( ) a.線圈進(jìn)入或離開磁場(chǎng)時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流，且速度 越大，感應(yīng)電流越大 b.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中有穩(wěn)定的感 應(yīng)電流 c.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中做加速 運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中有逐漸增 大的感應(yīng)電流 d.整個(gè)線圈在磁場(chǎng)中不論做 什么運(yùn)動(dòng)，都沒有感應(yīng)電 流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ad 變化變化1 1：給線圈施加一適當(dāng)?shù)耐饬?，可使線圈以速度v從位置1勻速運(yùn)動(dòng)到位置2，則關(guān)于力f的做功情況，下列判斷正確的是( ) a.只有當(dāng)線圈進(jìn)入或離開磁場(chǎng)時(shí)，才會(huì)有外力做功. b.由p=fv可知，力f做功功率與速度v成正比. c.由w=2fl可知，力f做功與速

5、度v無(wú)關(guān). d.v越大，力f做功越多.變化變化2 2：若給線圈施加恒定的外力，使線圈由靜止開始從位置1運(yùn)動(dòng)到位置2，試大致畫出線圈中感應(yīng)電流的大小隨位移變化的圖線.ad例2：如圖所示，用鋁板制成的“u”型框，將一質(zhì)量為m的帶電小球，用絕緣線懸掛在框的上方，讓整體在垂直于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸掛拉力為t，則 ( ) a.懸線豎直，t=mg b.速度選擇合適的大小，可使t=0 c.懸線豎直，tmg d.條件不足，無(wú)法確定 a 例3：有一個(gè)矩形線圈a在豎直平面內(nèi)，從靜止開始下落，如圖所示，磁場(chǎng)b方向水平且垂直于線圈所在平面，當(dāng)線圈的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)而上邊尚未進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)b的過程中

6、，線圈a不可能作： ( ) a、勻速下落 b、加速下落 c、減速下落 d、勻減速下落abd 變化1：如圖所示，導(dǎo)線mn可無(wú)摩擦地沿豎直的長(zhǎng)直導(dǎo)軌滑動(dòng)，且與導(dǎo)軌接觸良好導(dǎo)軌位于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，回路電阻是r，將mn由靜止開始釋放后的一段時(shí)間內(nèi)，mn運(yùn)動(dòng)的加速度可能是 ( ) a.保持不變 b.逐漸減少 c.逐漸增大 d.先增大后減小b 變化2：電阻為r的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長(zhǎng)ab=1、ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場(chǎng)，線框內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？2mgh 變化3：在豎直高度為h=1m的平行虛

7、線范圍內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度b=1t、方向垂直于豎直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。正方形線框abcd的質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=1、邊長(zhǎng)l=1m，線框平面與豎直平面平行，靜止在“”的位置時(shí)，cd邊與磁場(chǎng)下邊緣相距為h。當(dāng)用一豎直向上的恒力f=21n向上提線框，線框由靜止的“” 位置，向上穿過磁場(chǎng)區(qū)，最后到達(dá)”“位置(ab邊恰好出磁場(chǎng))。線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。(g取10m/s2)求：(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的高度h是多少？(2)上述整個(gè)過程中，恒力f做的功是多少？ 線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少？abhhcdlff22f-mg=ma 200/ 2 am svah解：

8、(1)進(jìn)入磁場(chǎng)前，勻加速上升：22 b l f= f = h=1 vrm安安進(jìn)入磁場(chǎng)后，做勻速運(yùn)動(dòng)mg+f而： (2w=) f (h+l+ )63f hj恒力 做功：22q=i r() ()40blvhltrjrvv線框產(chǎn)生的熱量： q()()40fhlmg hlj方法二： 例4：如圖所示，ab、cd是兩根足夠長(zhǎng)的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為l，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角是，在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，在導(dǎo)軌的a、c端連接一個(gè)阻值為r的電阻.一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，求ab棒的最大速度.(已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)為，導(dǎo)體和

9、金屬棒的電阻不計(jì))2 2(sincos )mmgrvb lnmgffb例5：如圖甲所示，一對(duì)平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.2m，電阻r=1.0；有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.5t的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道面向下.現(xiàn)有一外力f沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力f與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，求桿的質(zhì)量m和加速度a?ff ma安解： 對(duì)棒受力分析得： 棒作勻加速運(yùn)動(dòng)：v=atbl atfbilblr安2 2b l atfmar210/0.1am smkg 任取兩點(diǎn)代入 例6：如圖所示，cdef是固定的、水平放置的、足夠長(zhǎng)的u形金屬導(dǎo)軌，整個(gè)導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在導(dǎo)軌上架著一個(gè)金屬棒ab，在極短的時(shí)間給ab棒一個(gè)水平向右的速度，ab將開始運(yùn)動(dòng)，最后又靜止在導(dǎo)軌上，則ab在運(yùn)動(dòng)過程中，就導(dǎo)軌是光滑和粗糙兩種情況比較 ( )a、安培力對(duì)ab做的功相等b、電流通過整個(gè)回路所做的功相等c、整個(gè)回路產(chǎn)生的總熱量相等d、 ab棒的速度的改變量相等decfabbcd 【例7】如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)o，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)的過程穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感線方向跟