創(chuàng)新方案電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用-完整版PPT

1、一、電磁感應(yīng)中的電路問題1內(nèi)電路和外電路(1)切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當(dāng)于 (2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的 ，其余部分是 電路電源內(nèi)阻外二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題1基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求 的大小和方向；(2)由閉合電路歐姆定律求回路中的 ；(3)分析導(dǎo)體受力情況(包含安培力在內(nèi)的全面受力分析)；(4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程感應(yīng)電動(dòng)勢電流2兩種狀態(tài)處理(1)導(dǎo)體處于平衡態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處理方法：根據(jù) 列式分析(2)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)加速度不為零處理方法：根據(jù) 定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，或結(jié)合功能關(guān)系分析平衡條件牛頓第二三、電

2、磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問題 電磁感應(yīng)過程是 能量轉(zhuǎn)化為 的過程，這一過程同樣遵循能的轉(zhuǎn)化與守恒定律其中外力克服安培力做功，把機(jī)械能或其他能量轉(zhuǎn)化成電能；感應(yīng)電流通過電阻做功又把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能這一功能轉(zhuǎn)化途徑可表達(dá)為：其他形式電能四、電磁感應(yīng)圖象問題圖象類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢E和感應(yīng)電流I隨線圈位移變化的圖象，即Ex圖象和Ix圖象.問題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)

3、用知識左手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識等.特別提醒(1)畫圖象時(shí)要注意圖象的初始條件及正方向規(guī)定(2)合理推導(dǎo)物理量的變化規(guī)律，標(biāo)注縱橫坐標(biāo)，特別是轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)1如圖931所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)令U表示MN兩端電壓的大小，則 ()答案：A2(2010上海高考)如圖932所示，平行于y軸的導(dǎo)體

4、棒以速度v向右勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖象是 ()答案：A解析：在xR左側(cè)，設(shè)導(dǎo)體棒與圓的交點(diǎn)和圓心的連線與x軸正方向成角，則導(dǎo)體棒切割有效長度L2Rsin，電動(dòng)勢與有效長度成正比，故在xR左側(cè)，電動(dòng)勢與x的關(guān)系為正弦圖象關(guān)系，由對稱性可知在xR右側(cè)與左側(cè)的圖象對稱3如圖933所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒ab(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過程中 (

5、)A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和解析：在此運(yùn)動(dòng)過程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動(dòng)能的增加量，其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C、D是正確答案：CD4如圖934所示，水平放置的導(dǎo)體框架，寬L0.50 m，接有電阻R0.20 ，勻強(qiáng)磁場垂直框架平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T一導(dǎo)體棒ab垂直框邊跨放在框架上，并能無摩擦地在框架上滑動(dòng)，框架和導(dǎo)體棒ab的電阻均不計(jì)當(dāng)ab以v4.0 m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：

6、(1)ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小；(2)維持導(dǎo)體棒ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力F的大小答案：(1)0.80 V(2)0.80 N典例啟迪例1 (2011蘇州模擬)如圖935所示，在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，金屬框架ABCD固定在水平面內(nèi)，AB與CD平行且足夠長，BC與CD夾角(90)，光滑導(dǎo)體棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，框架中的BC部分與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為R，AB與CD的電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸，經(jīng)過C點(diǎn)瞬間作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，下列關(guān)于電路中電流大小I與時(shí)間t、消耗的電功率P與導(dǎo)體棒水平移動(dòng)的距離x變化規(guī)律的圖象中正確的是

7、()思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：(1)導(dǎo)體棒在BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)回路中的電阻值和切割磁感線的有效長度均是變化的(2)推導(dǎo)I和P的表達(dá)式，再做出判斷答案AD歸納領(lǐng)悟解決圖象問題的一般步驟(1)明確圖象的種類，即是Bt圖還是t圖，或者Et圖、It圖等(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系(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(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(6)判斷圖象(或畫圖象或應(yīng)用圖象解決問題)題組突破1在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，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937甲

8、所示，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t做如圖乙所示變化時(shí)，圖938中正確表示線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢E變化的是 ()答案：A2如圖939中，MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌，已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻不計(jì)ab是一根不但與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿開始，將開關(guān)S斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落，過段時(shí)間后，再將S閉合，若從S閉合開始計(jì)時(shí)，則金屬桿ab的速度v隨時(shí)間t變化的圖象可能是 ()答案：ACD典例啟迪例2如圖9311(a)所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3 m，導(dǎo)軌左端連接R0.6 的電阻區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面B0.6 T的勻強(qiáng)磁場，磁場區(qū)域?qū)扗0.2 m，細(xì)

9、金屬棒A1和A2用長為2D0.4 m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r0.3 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(t0)到A2離開磁場的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過電阻R的電流，并在圖(b)中畫出思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三個(gè)方面：(1)不同階段的等效電路；(2)電流的方向及變化；(3)各階段電流對應(yīng)的時(shí)間電流與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖所示答案見解析歸納領(lǐng)悟 首先判斷哪部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該部分導(dǎo)體屬于電源部分根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，然后轉(zhuǎn)化為電路問題，利用閉合電路歐姆定律進(jìn)行求

10、解解決電磁感應(yīng)電路問題的關(guān)鍵是弄清內(nèi)電路和外電路，畫出等效電路圖題組突破3用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2 m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，如圖9312所示當(dāng)磁場以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢差是 ()AUab0.1 VBUab0.1 VCUab0.2 V DUab0.2 V答案：B答案：D典例啟迪例3 (2010天津高考)如圖9314所示，質(zhì)量m10.1 kg，電阻R10.3 ，長度l0.4 m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上，框架質(zhì)量m20.2 kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，相距0.4 m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且

11、足夠長電阻R20.1 的MN垂直于MM.整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動(dòng)，始終與MM、NN保持良好接觸，當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2.(1)求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大?。?2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q0.1 J求該過程ab位移x的大小思路點(diǎn)撥當(dāng)MN受到的安培力達(dá)到框架受地面的最大靜摩擦力時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng)；拉力F所做的功一部分轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒ab的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為回路中的焦耳熱答案(1)6 m/s(2)1.1 m歸

12、納領(lǐng)悟(1)解決電磁感應(yīng)現(xiàn)象中力學(xué)問題的技巧因電磁感應(yīng)中力和運(yùn)動(dòng)問題所給圖形大多為立體空間分布圖，故在受力分析時(shí)，應(yīng)把立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖，使物體(導(dǎo)體)所受的各力盡可能在同一平面圖內(nèi)，以便正確對力進(jìn)行分解與合成，利用物體的平衡條件和牛頓運(yùn)動(dòng)定律列式求解(2)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)(3)安培力在不同情況下的作用當(dāng)磁場不動(dòng)、導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體所受安培力與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，此即電磁阻尼在這種情況下，安培力對導(dǎo)體做負(fù)功，即導(dǎo)體克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為焦耳熱當(dāng)導(dǎo)體開始時(shí)靜止、磁場(磁體)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于導(dǎo)體相對磁場向相反方向做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而受到安培力作用，這時(shí)安培

13、力成為導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，此即電磁驅(qū)動(dòng)在這種情況下，安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能題組突破5(2011長郡模擬)如圖9315，在傾角為的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的寬度MJ和JG均為L，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場區(qū)時(shí)，恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)ab邊下滑到JP與MN的中間位置時(shí)，線框又恰好以速度v2做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框的機(jī)械能減少量為E，重力對線框做功的絕對值為W2，安培力對線框做功的絕對值為W2，下列說法中正確的有 ()圖9315A. v

14、2v112Bv2v114C從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，W2 等于ED從ab進(jìn)入GH到MN與JP的中間位置的過程中，線框 動(dòng)能變化量為W1W2答案：BCD6 (2011黑龍江模擬)如圖9316，連接兩個(gè)定值電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角，R1R22R，勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面有一導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為m，棒的電阻也為2 R，棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，定值電阻R？消耗的電功率為P，下列正確的是 () 圖9316A此時(shí)重力的功率為mgvcosB此裝置消耗的機(jī)械功率為mgvcosC導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為6P/vD導(dǎo)體棒受到的安培力的大小為

15、8P/v答案：C解析：根據(jù)功率計(jì)算公式，則此時(shí)重力的功率為mgvsin，即選項(xiàng)A不正確；由于摩擦力fmgcos，故因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos，由法拉第電磁感應(yīng)定律得EBLv，回路總電流IE/3R，導(dǎo)體棒滑動(dòng)中受到安培力FBIL，故整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為(Fmgcos)v，即選項(xiàng)B不正確由于R1R22R，棒的電阻也為2R，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，定值電阻R？消耗的電功率為P，則定值電阻R2消耗的電功率也為P，根據(jù)電路的基本特點(diǎn)，此時(shí)導(dǎo)體棒ab消耗的電功率應(yīng)該為4P，故整個(gè)電路消耗的電功率為6P，同時(shí)克服安培力做功轉(zhuǎn)化為電功率，所以導(dǎo)體棒受到安培力的大小為F6 P/v，即選項(xiàng)C正確，而D錯(cuò)誤(8分)t0時(shí)，磁場在x