【三維設(shè)計(jì)】高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第3單元 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件 新人教（安徽 北京專）

理知識(shí)第九章提能力第3單元明考向課堂考題領(lǐng)悟課下綜合提升

[思維啟動(dòng)]法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如圖9－3－1所示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對(duì)、豎直圖9－3－1地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平，金屬板與水流方向平行，地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，水的電阻率為ρ，水面上方有一阻值為R的電阻通過(guò)絕緣導(dǎo)線和電鍵K連接到兩金屬板上。忽略邊緣效應(yīng)。則：(1)該發(fā)電裝置的電動(dòng)勢(shì)E＝________；(2)通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度I＝________；(3)電阻R消耗的電功率P＝________。2．問(wèn)題歸類(1)以部分電路歐姆定律為中心，包括六個(gè)基本物理量(電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱)，三條定律(部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律)，以及若干基本規(guī)律(串、并聯(lián)電路特點(diǎn)等)。(2)以閉合電路歐姆定律為中心，討論電動(dòng)勢(shì)概念，閉合

電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。3．常見(jiàn)的一些分析誤區(qū)(1)不能正確分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的方向。因產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那部分電路為電源部分，故該部分電路中的電流應(yīng)為電源內(nèi)部的電流，而外電路中的電流方向仍是從高電勢(shì)到低電勢(shì)。(2)應(yīng)用歐姆定律分析求解電路時(shí)，沒(méi)有注意等效電源的內(nèi)阻對(duì)電路的影響。(3)對(duì)連接在電路中電表的讀數(shù)不能正確進(jìn)行分析，特別是并聯(lián)在等效電源兩端的電壓表，其示數(shù)應(yīng)該是路端電壓，而不是等效電源的電動(dòng)勢(shì)。

[應(yīng)用升級(jí)]1.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為

0.2m，正方形的一半放在垂直于紙面

向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9－3－2所示。

在磁場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中圖9－3－2a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是(

)A．Uab＝0.1V

B．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2V

D．Uab＝－0.2V答案：B[思維啟動(dòng)動(dòng)]圓形導(dǎo)線線框固定定在勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)中中，磁感感線的方方向與導(dǎo)導(dǎo)線框所所在平面面垂直。。規(guī)定磁磁場(chǎng)的正正方向垂垂直紙面面向里，，磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變變化的規(guī)規(guī)律如圖圖9－3－3所示。若若規(guī)定順順時(shí)針?lè)椒较驗(yàn)楦懈袘?yīng)電流流i的正方向向，請(qǐng)畫(huà)畫(huà)出i－t圖像。圖9－3－3(2)分析電磁磁感應(yīng)的的具體過(guò)過(guò)程。(3)用右手定定則或楞楞次定律律確定方方向?qū)?yīng)應(yīng)關(guān)系。。(4)結(jié)合法拉拉第電磁磁感應(yīng)定定律、歐歐姆定律律、牛頓頓定律等等規(guī)律寫出函數(shù)數(shù)關(guān)系式式。(5)根據(jù)函數(shù)數(shù)關(guān)系式式，進(jìn)行行數(shù)學(xué)分分析，如如分析斜斜率的變變化、截距等。。(6)畫(huà)圖像或或判斷圖圖像。[應(yīng)用升級(jí)級(jí)]2.如圖9－3－4所示，一一閉合直直角三角形線框框以速度度v勻速穿過(guò)過(guò)勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)區(qū)域。。從BC邊進(jìn)入磁磁場(chǎng)區(qū)開(kāi)開(kāi)始圖圖9－3－4計(jì)時(shí)，到到A點(diǎn)離開(kāi)磁磁場(chǎng)區(qū)為為止的過(guò)過(guò)程中，，線框內(nèi)內(nèi)感應(yīng)電流的情情況(以逆時(shí)針針?lè)较驗(yàn)闉殡娏鞯牡恼较蛳?是圖9－3－5中的()圖9－3－5解析：BC邊剛進(jìn)入入磁場(chǎng)時(shí)時(shí)，產(chǎn)生生的感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)最大，，由右手手定則可可判定電電流方向向?yàn)槟鏁r(shí)時(shí)針?lè)较蛳?，是正正值，隨隨線框進(jìn)進(jìn)入磁場(chǎng)場(chǎng)，有效效長(zhǎng)度l逐漸減小小，由E＝Blv得電動(dòng)動(dòng)勢(shì)均均勻減減小，，即電電流均均勻減減??；；當(dāng)線線框剛剛出磁磁場(chǎng)時(shí)時(shí)，切切割磁磁感線線的有有效長(zhǎng)長(zhǎng)度l最大，，故電電流最最大，，且為為順時(shí)時(shí)針?lè)椒较颍?，是?fù)負(fù)值，，此后后電流流均勻勻減小小，故故只有有A圖像符符合要要求。。答案：：A[思維啟啟動(dòng)](1)安培力力做功功時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)什什么形形式的的能量量發(fā)生生轉(zhuǎn)化化？(2)安培力力對(duì)導(dǎo)導(dǎo)體棒棒的運(yùn)運(yùn)動(dòng)是是動(dòng)力力還是是阻力力？提示：：(1)安培力力做正正功時(shí)時(shí)，電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為其他他形式式的能能，克克服安安培力力做功功時(shí)其其他形形式的的能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為電能能。(2)通常情情況下下導(dǎo)體體棒由由于通通電而而運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，，安培培力是是動(dòng)力力；如如果是是由于于導(dǎo)體體棒的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)而產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電電流，，那么么磁場(chǎng)場(chǎng)對(duì)導(dǎo)導(dǎo)體棒棒的安安培力力是阻阻力。。[知識(shí)聯(lián)聯(lián)動(dòng)]1．導(dǎo)體體兩種種狀態(tài)態(tài)及處處理方方法(1)導(dǎo)體的的平衡衡態(tài)——靜止或或勻速速直線線運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀態(tài)態(tài)。處理方方法：：根據(jù)據(jù)平衡衡條件件合外外力等等于零零列式式分析析。(2)導(dǎo)體的的非平平衡態(tài)態(tài)——加速度度不為為零。。處理方方法：：根據(jù)據(jù)牛頓頓第二二定律律進(jìn)行行動(dòng)態(tài)態(tài)分析析或結(jié)結(jié)合功能關(guān)關(guān)系分分析。。2．電磁磁感應(yīng)應(yīng)問(wèn)題題中兩兩大研研究對(duì)對(duì)象及及其相相互制制約關(guān)關(guān)系3．電磁磁感應(yīng)應(yīng)中的的能量量轉(zhuǎn)化化導(dǎo)體切切割磁磁感線線或磁磁通量量發(fā)生生變化化，在在回路路中產(chǎn)產(chǎn)生感感應(yīng)電電流，，這個(gè)個(gè)過(guò)程程中機(jī)機(jī)械能能或其其他形形式的的能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為電能能。具具有感感應(yīng)電電流的的導(dǎo)體體在磁磁場(chǎng)中中受安安培力力作用用或通通過(guò)電電阻發(fā)發(fā)熱，，又可可使電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為為機(jī)械械能或或內(nèi)能能。因因此，，電磁磁感應(yīng)應(yīng)過(guò)程程中總總是伴伴隨著著能量量的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。。[應(yīng)用升級(jí)]3.如圖9－3－6所示，ab和cd是位于水平面內(nèi)的平平行金屬軌軌道，軌道道間距為l，其電阻可可忽略不計(jì)計(jì)。ac之間連接一阻值為R的電阻，ef為一垂直于于ab圖9－3－6和cd的金屬桿，，它與ab和cd接觸良好并并可沿軌道道方向無(wú)摩擦地滑動(dòng)動(dòng)，其電阻阻可忽略。。整個(gè)裝置置處在勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)中，，磁場(chǎng)方向垂垂直于圖中中紙面向里里，磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿桿ef所受的安培培力為()答案：A[典題例析][例1]如圖9－3－7所示，在豎豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)中，金屬屬框架ABCD固定在水平平面內(nèi)，AB與CD平行且足夠夠長(zhǎng)，BC與CD夾角θ(θ<90°)，圖圖9－3－7光滑導(dǎo)體棒棒EF(垂直于CD)在外力作用用下以垂直直于自身的的速度v向右勻速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，框架架中的BC部分與導(dǎo)體體棒單位長(zhǎng)長(zhǎng)度的電阻阻均為R，AB與CD的電阻不計(jì)計(jì)。導(dǎo)體棒棒在滑動(dòng)過(guò)過(guò)程中始終終保持與導(dǎo)軌軌良好接觸觸，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)瞬間作為為計(jì)時(shí)起點(diǎn)點(diǎn)，圖9－3－8中關(guān)于電路路中電流大大小I與時(shí)間t、消耗的電電功率P與導(dǎo)體棒水水平移動(dòng)的的距離x變化規(guī)律的的圖像中正正確的是()圖9－3－8A.①③B.②④④ C.①①④ D.②③[審題指導(dǎo)]解答本題時(shí)時(shí)應(yīng)注意以以下三個(gè)方方面：(1)導(dǎo)體棒在BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)回回路中的電電阻值和切切割磁感線的有有效長(zhǎng)度均均是變化的的。(2)推導(dǎo)I和P的表達(dá)式，，再做出判判斷。[答案]C[拓展訓(xùn)練練]1.如圖9－3－9所示，一一有界區(qū)區(qū)域內(nèi)，，存在著磁磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度大小小均為B，方向分別垂直直于光滑滑水平桌桌面向下下和向上上的勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)，磁磁場(chǎng)寬度度均為L(zhǎng)，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形形線框abcd的bc邊緊靠磁磁圖圖9－3－9場(chǎng)邊緣置置于桌面面上。使使線框從從靜止開(kāi)開(kāi)始沿x軸正方向向勻加速通過(guò)磁磁場(chǎng)區(qū)域域，若以以逆時(shí)針針?lè)较驗(yàn)闉殡娏鞯牡恼较蛳?，能反映線框框中感應(yīng)應(yīng)電流變變化規(guī)律律的是圖圖9－3－10中的()圖9－3－10A.①③③ B.②④C.①①④D.②③③答案：A[知識(shí)檢索索]電磁感應(yīng)應(yīng)電路問(wèn)問(wèn)題幾點(diǎn)點(diǎn)注意(1)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的導(dǎo)體體相當(dāng)于于一個(gè)電電源，感感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)等效于電電源電動(dòng)動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的導(dǎo)體體的電阻阻等效于于電源的的內(nèi)阻。。(2)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的導(dǎo)體體跟用電電器連接接，可以以對(duì)用電電器供電，由由閉合電電路歐姆姆定律求求解各種種問(wèn)題。。(3)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的導(dǎo)體體跟電容容器連接接時(shí)，可可對(duì)電容容器充電，穩(wěn)穩(wěn)定后，，電容器器相當(dāng)于于斷路，，其所帶帶電量可可用公式式Q＝CU來(lái)計(jì)算。。(4)解決電磁磁感應(yīng)中中的電路路問(wèn)題，，可以根根據(jù)題意意畫(huà)出等等效電路，使使復(fù)雜電電路更簡(jiǎn)簡(jiǎn)明。[典題例析析][例2]如圖9－3－11甲所示，，水平放放置的兩兩根平行行金屬導(dǎo)導(dǎo)軌，間間距L＝0.3m。導(dǎo)軌左左端連接接R＝0.6ΩΩ的電阻。。區(qū)域abcd內(nèi)存在垂垂直于導(dǎo)導(dǎo)軌平面面的B＝0.6T的勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)，磁磁場(chǎng)區(qū)域域?qū)扗＝0.2m。細(xì)金屬屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D＝0.4m的輕質(zhì)絕絕緣桿連連接，放放置在導(dǎo)導(dǎo)軌平面面上，并并與導(dǎo)軌軌垂直，，每根金金屬棒在在導(dǎo)軌間間的電阻阻均為r＝0.3ΩΩ，導(dǎo)軌電電阻不計(jì)計(jì)，使金金屬棒以以恒定速速度v＝1.0m/s沿導(dǎo)軌向向右穿越越磁場(chǎng)，，計(jì)算從從金屬棒棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)場(chǎng)(t＝0)到A2離開(kāi)磁場(chǎng)場(chǎng)的時(shí)間間內(nèi)，不不同時(shí)間間段通過(guò)過(guò)電阻R的電流，，并在圖圖乙中畫(huà)畫(huà)出。圖9－3－11[審題指導(dǎo)導(dǎo)]解本題時(shí)，應(yīng)應(yīng)把握以下三三點(diǎn)：(1)搞清不同階段段A1、A2誰(shuí)是電源。(2)畫(huà)出不同階段段的等效電路路圖。(3)用閉合電路的的歐姆定律知知識(shí)分析。故0～0.2s內(nèi)I＝0.12A0．2s～0.4s內(nèi)I＝00．4s～0.6s內(nèi)I＝0.12AI與t關(guān)系如圖所示示[答案]見(jiàn)解析[知識(shí)檢索]巧解電磁感應(yīng)應(yīng)中力、電、、能等綜合問(wèn)問(wèn)題(1)認(rèn)真審題，弄弄清題目給出出的情景和運(yùn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的關(guān)關(guān)鍵狀態(tài)。(2)明確等效電源源，畫(huà)出等效效電路，進(jìn)行行電路的分析析并列式。(3)確定研究對(duì)象象進(jìn)行受力分分析，畫(huà)出受受力示意圖。。(4)寫出安培力的的表達(dá)式，抓抓住關(guān)鍵狀態(tài)態(tài)列出牛頓運(yùn)運(yùn)動(dòng)定律的表達(dá)式。(5)確定研究過(guò)程程，明確安培培力做功與電電路中電能的的轉(zhuǎn)化關(guān)系，列出功能能關(guān)系的表達(dá)達(dá)式。(6)聯(lián)立方程式進(jìn)進(jìn)行求解。[答案](1)8.8m/s2(2)0.44J1．(2011··江蘇高考)如圖9－3－14所示，固定的水平長(zhǎng)長(zhǎng)直導(dǎo)線中通通有電流I，矩形線框與導(dǎo)導(dǎo)線在同一豎豎直平面內(nèi)，，圖9－3－14且一邊與導(dǎo)線線平行。線框框由靜止釋放放，在下落過(guò)過(guò)程中()A．穿過(guò)線框的的磁通量保持持不變B．線框中感應(yīng)應(yīng)電流方向保保持不變C．線框所受安安培力的合力力為零D．線框的機(jī)械械能不斷增大大解析：當(dāng)線框由靜止止向下運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，穿過(guò)線框框的磁通量逐逐漸減小，根根據(jù)楞次定律律可得產(chǎn)生的的感應(yīng)電流的的方向?yàn)轫槙r(shí)時(shí)針且方向不不發(fā)生變化，，A錯(cuò)誤，B正確；因線框框上下兩邊所所在處的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)弱不同，，線框所受的的安培力的合合力一定不為為零，C錯(cuò)誤；整個(gè)線線框所受的安安培力的合力力豎直向上，，對(duì)線框做負(fù)負(fù)功，線框的的機(jī)械能減小小，D錯(cuò)誤。答案：B2．(2011··海南高考)如圖9－3－15，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平平分線線，OO′間的距距離為為l；磁圖圖9－3－15場(chǎng)方向向垂直直于紙紙面向向里。。一邊邊長(zhǎng)為為l的正方方形導(dǎo)導(dǎo)線框框沿O′O方向勻勻速通通過(guò)磁磁場(chǎng)，，t＝0時(shí)刻恰恰好位位于圖圖示位位置。。規(guī)定導(dǎo)導(dǎo)線框框中感感應(yīng)電電流沿沿逆時(shí)時(shí)針?lè)椒较驎r(shí)時(shí)為正正，則則感應(yīng)應(yīng)電流i與時(shí)間間t的關(guān)系系圖線線可能能正確確的是是()圖9－3－16答案：：B3.(2012·淮南質(zhì)質(zhì)檢)如圖9－3－17所示電電路，，兩根光光滑金金屬導(dǎo)導(dǎo)軌，，平行行放置置在傾傾角為為θ的斜面面上，，導(dǎo)軌軌下端端接有有電阻阻R，導(dǎo)軌軌電阻不不計(jì)，，斜面面處在在豎直直向上上的勻勻強(qiáng)磁磁圖圖9－3－17場(chǎng)中，，電阻阻可略略去不不計(jì)的的金屬屬棒ab質(zhì)量為為m，受到到沿斜斜面向上上且與與金屬屬棒垂垂直的的恒力力F的作用用，金金屬棒棒沿導(dǎo)導(dǎo)軌勻速下下滑，，則它它在下下滑高高度h的過(guò)程程中，，以下下說(shuō)法法正確確的是()A．作用用在金金屬棒棒上各各力的的合力力做正正功B．重力力做的的功等等于系系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生的的電能能C．金屬屬棒克克服安安培力力做的的功等等于電電阻R上產(chǎn)生生的焦焦耳熱熱D．金屬屬棒克克服恒恒力F做的功功等于于電阻阻R上產(chǎn)生生的焦焦耳熱熱解析：：根據(jù)動(dòng)動(dòng)能定定理，，合力力做的的功等等于動(dòng)動(dòng)能的的增量量，故故A錯(cuò)；重重力做做的功功等于于重力力勢(shì)能能的減減少，，重力力做的的功等等于克克服F所做的的功與與產(chǎn)生生的電電能之之和，，而克克服安安培力力做的的功等等于電電阻R上產(chǎn)生生的焦焦耳熱熱，所所以B、D錯(cuò)，C對(duì)。答案：：C4.(2010·天津高高