【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第12章第三節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課件 大綱

第三節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)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_____．電源內(nèi)阻外阻BLv名師點(diǎn)撥：電磁感應(yīng)電路中的電源與恒定電流的電路中的電源不同，前者是由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，公式為E＝BLv，其大小可能變化，變化情況可根據(jù)其運(yùn)動(dòng)情況判斷；而后者的電源電動(dòng)勢(shì)在電路分析中認(rèn)為是不變的．二、電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題圖象類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象，即B—t圖象、Φ—t圖象、E—t圖象和I—t圖象(2)對(duì)于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I隨導(dǎo)體位移s變化的圖象，即E—s圖象和I—s圖象問(wèn)題類型(1)由給定的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖象(2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)的物理量應(yīng)用知識(shí)左手定則、安培定則、楞次定律、右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)等名師點(diǎn)撥：圖象的初始條件，方向與正、負(fù)的對(duì)應(yīng)，物理量的變化趨勢(shì)，物理量的增、減或方向正、負(fù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)都是判斷圖象的關(guān)鍵．三、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1．安培力的大?。河筛袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝_____，感應(yīng)電流I＝

和安培力公式F＝BIl得F＝_____.2．安培力的方向判斷(1)右手定則和左手定則相結(jié)合，先用________確定感應(yīng)電流方向，再用________判斷感應(yīng)電流所受安培力方向．Blv右手定則左手定則(2)用楞次定律判斷，感應(yīng)電流所受安培力的方向一定和導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向_____．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．垂直四、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____．2．感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力，外力克服安培力______，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____．3．電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計(jì)算，公式為_(kāi)________.電能做功電能內(nèi)能Q＝I2Rt名師點(diǎn)撥：電磁感應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化符合能量守恒定律，克服安培力做功是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電能最終轉(zhuǎn)化為焦耳熱．因此同一方程中，克服安培力做功，轉(zhuǎn)化成的電能及產(chǎn)生的焦耳熱不能同時(shí)出現(xiàn)．課堂互動(dòng)講練一、、電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)電電路路問(wèn)問(wèn)題題的的求求解解1．對(duì)對(duì)電電源源的的理理解解：：電電源源是是將將其其他他形形式式的的能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為電電能能的的裝裝置置．．在在電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)現(xiàn)象象中中，，通通過(guò)過(guò)導(dǎo)導(dǎo)體體切切割割磁磁感感線線和和線線圈圈磁磁通通量量的的變變化化而而將將其其他他形形式式的的能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為電電能能．．2．對(duì)對(duì)電電路路的的理理解解：：內(nèi)內(nèi)電電路路是是切切割割磁磁感感線線的的導(dǎo)導(dǎo)體體或或磁磁通通量量發(fā)發(fā)生生變變化化的的線線圈圈，，外外電電路路由由電電阻阻、、電電容容等等電電學(xué)學(xué)元元件件組組成成．．4．解解決決電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)電電路路問(wèn)問(wèn)題題的的基基本本方方法法(1)用法法拉拉第第電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)定定律律和和楞楞次次定定律律確確定定感感應(yīng)應(yīng)電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)的的大大小小和和方方向向；；(2)畫(huà)等等效效電電路路圖圖；；(3)運(yùn)用用閉閉合合電電路路歐歐姆姆定定律律，，串串并并聯(lián)聯(lián)電電路路性性質(zhì)質(zhì)，，電電功功率率等等公公式式聯(lián)聯(lián)立立求求解解．．特別別提提醒醒：：(1)判斷感應(yīng)應(yīng)電流和和電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的方向向，都是是利用“相當(dāng)于電電源”的部分根根據(jù)右手手定則或或楞次定定律判定定的．實(shí)實(shí)際問(wèn)題題中應(yīng)注注意外電電路電流流由高電電勢(shì)流向向低電勢(shì)勢(shì)，而內(nèi)內(nèi)電路則則相反．．(2)在電磁感感應(yīng)電路路中，“相當(dāng)于電電源”的導(dǎo)體兩兩端的電電壓等于于路端電電壓．1．(2011年廣東惠惠州調(diào)研研)如圖12－3－1所示，MN、PQ是間距為為L(zhǎng)的平行金金屬導(dǎo)軌軌，置于于磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度為為B，方向垂垂直導(dǎo)軌軌所在平平面向里里的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)中中，M、P間接有一一阻值為為R的電阻．．一根與與導(dǎo)軌接接觸良好好、有效效阻值為為的的金金屬導(dǎo)線線ab垂直導(dǎo)軌軌放置，，并在水水平外力力F的作用下下以速度度v向右勻速速運(yùn)動(dòng)，，則(不計(jì)導(dǎo)軌軌電阻)()A．通過(guò)電電阻R的電流方方向?yàn)镻→R→MB．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間的的電壓為為BLvC．a(chǎn)端電勢(shì)比比b端高D．外力F做的功等等于電阻阻R上發(fā)出的的焦耳熱熱即時(shí)應(yīng)用圖12－3－1二、電磁磁感應(yīng)圖圖象問(wèn)題題分析1．圖象問(wèn)問(wèn)題可以以綜合法法拉第電電磁感應(yīng)應(yīng)定律、、楞次定定律或右右手定則則，安培培定則和和左手定定則，還還有與之之相關(guān)的的電路知知識(shí)和力力學(xué)知識(shí)識(shí)等．2．圖象問(wèn)問(wèn)題的特特點(diǎn)：考考查方式式比較靈靈活，有有時(shí)根據(jù)據(jù)電磁感感應(yīng)現(xiàn)象象發(fā)生的的過(guò)程，，確定圖圖象的正正確與否否，有時(shí)時(shí)依據(jù)不不同的圖圖象，進(jìn)進(jìn)行綜合合計(jì)算．．3．解題關(guān)關(guān)鍵：弄弄清初始始條件，，正、負(fù)負(fù)方向的的對(duì)應(yīng)，，變化范范圍，所所研究物物理量的的函數(shù)表表達(dá)式，，進(jìn)出磁磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是是解決問(wèn)問(wèn)題的關(guān)關(guān)鍵．4．解決圖圖象問(wèn)題題的一般般步驟(1)明確圖象象的種類類，即是是B—t圖還是Φ—t圖，或者者E—t圖、I—t圖等．(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(xiě)寫(xiě)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、截截距等．．(6)畫(huà)圖象或或判斷圖圖象．2．(2011年湖北二二次聯(lián)考考)如圖12－3－2所示，一一個(gè)正方方形單匝匝線圈abcd，邊長(zhǎng)為為L(zhǎng)，線圈每每邊的電電阻均為為R，以恒定定速度v通過(guò)一個(gè)個(gè)寬度為為2L的勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)區(qū)，，磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度為為B，方向垂垂直紙面面向里．．下列圖圖中能正正確反映映ab兩端電壓壓Uab隨時(shí)間t變化關(guān)系系的是()圖12－3－2即時(shí)應(yīng)用圖12－3－3解析：選B.進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，，Uab應(yīng)該是路端電電壓，大小等等于電動(dòng)勢(shì)E的四分之三，，此時(shí)E＝BLv，所以Uab＝3BLv/4，完全進(jìn)入磁磁場(chǎng)后，沒(méi)有有感應(yīng)電流，，但有感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)，大小小為BLv，出來(lái)時(shí)電壓壓應(yīng)該是電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E的四分之一，，Uab＝BLv/4，方向始終是是相同的，即即Ua>Ub.由以上分析可可知選B.三、電磁感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1．動(dòng)態(tài)分析：：導(dǎo)體受力運(yùn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)→感應(yīng)電流→通電導(dǎo)體受安安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變變化→…，周而復(fù)始地地循環(huán)，直至至最終達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)，此此時(shí)加速度為為零，而速度度v通過(guò)加速達(dá)到到最大值，做做勻速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)或通過(guò)減減速達(dá)到穩(wěn)定定值做勻速直直線運(yùn)動(dòng)．2．兩大研究對(duì)對(duì)象的制約關(guān)關(guān)系3．電磁感應(yīng)中中的動(dòng)力學(xué)臨臨界問(wèn)題(1)解決這類問(wèn)題題的關(guān)鍵是通通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)態(tài)的分析，尋尋找過(guò)程中的的臨界狀態(tài)，，如速度、加加速度求最大大值或最小值值的條件．4．解決此類問(wèn)問(wèn)題的基本步步驟(1)用法拉第電磁磁感應(yīng)定律和和楞次定律(包括右手定則則)，求出感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)的大小小和方向．(2)依據(jù)閉合電路路歐姆定律，，求出回路中中的電流．(3)分析導(dǎo)體受力力情況(包含安培力，，可利用左手手定則確定所所受安培力的的方向)．(4)依據(jù)牛頓第二二定律列出力力學(xué)方程或平平衡方程，以以及運(yùn)動(dòng)學(xué)方方程，聯(lián)立求求解．3．(2011年蘇北四市調(diào)調(diào)研)如圖12－3－4所示，兩根足足夠長(zhǎng)的平行行金屬導(dǎo)軌水水平放置，導(dǎo)導(dǎo)軌的一端接接有電阻和開(kāi)開(kāi)關(guān)，導(dǎo)軌光光滑且電阻不不計(jì)，勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)的方向與與導(dǎo)軌平面垂垂直，金屬桿桿ab置于導(dǎo)軌上．．當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，在金金屬桿ab上作用一水平平向右的恒力力F，使金屬桿ab向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入入磁場(chǎng)．一段段時(shí)間后閉合合開(kāi)關(guān)并開(kāi)始始計(jì)時(shí)，金屬屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)過(guò)程中始終與與導(dǎo)軌垂直且且接觸良好．．下列關(guān)于金金屬桿ab的v—t圖象不可能能的是()即時(shí)應(yīng)用圖12－3－4圖12－3－5四、電磁感感應(yīng)中的能能量問(wèn)題1．電磁感應(yīng)應(yīng)中能量的的轉(zhuǎn)化電磁感應(yīng)過(guò)過(guò)程實(shí)質(zhì)是是不同形式式的能量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的過(guò)程程，電磁感感應(yīng)過(guò)程中中產(chǎn)生的感感應(yīng)電流在在磁場(chǎng)中必必定受到安安培力作用用．因此要要維持安培培力存在，，必須有“外力”克服安培力力做功．此此過(guò)程中，，其他形式式的能轉(zhuǎn)化化為電能．．“外力”克服安培力力做多少功功，就有多多少其他形形式的能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能能．當(dāng)感應(yīng)應(yīng)電流通過(guò)過(guò)用電器時(shí)時(shí)，電能又又轉(zhuǎn)化為其其他形式的的能．可以以簡(jiǎn)化為下下列形式：：同理，安培培力做功的的過(guò)程，是是電能轉(zhuǎn)化化為其他形形式的能的的過(guò)程，安安培力做多多少功就有有多少電能能轉(zhuǎn)化為其其他形式的的能．2．電能求解解思路主要要有三種(1)利用用克克服服安安培培力力求求解解：：電電磁磁感感應(yīng)應(yīng)中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電能能等等于于克克服服安安培培力力所所做做的的功功；；(2)利用用能能量量守守恒恒求求解解：：機(jī)機(jī)械械能能的的減減少少量量等等于于產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電能能；；(3)利用電路特征征來(lái)求解：通通過(guò)電路中所所產(chǎn)生的電能能來(lái)計(jì)算．3．解決此類問(wèn)問(wèn)題的步驟(1)用法拉第電磁磁感應(yīng)定律和和楞次定律(包括右手定則則)確定感應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)的大小和和方向．(2)畫(huà)出等等效電電路圖圖，寫(xiě)寫(xiě)出回回路中中電阻阻消耗耗的電電功率率的表表達(dá)式式．(3)分析導(dǎo)導(dǎo)體機(jī)機(jī)械能能的變變化，，用能能量守守恒關(guān)關(guān)系得得到機(jī)機(jī)械功功率的的改變變與回回路中中電功功率的的改變變所滿滿足的的方程程，聯(lián)聯(lián)立求求解．．4．(2010年高考考安徽徽理綜綜卷)如圖12－3－6所示，，水平平地面面上方方矩形形區(qū)域域內(nèi)存存在垂垂直紙紙面向向里的的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)，兩兩個(gè)邊邊長(zhǎng)相相等的的單匝匝閉合合正方方形線線圈Ⅰ和Ⅱ，分別別用相相同材材料、、不同同粗細(xì)細(xì)的導(dǎo)導(dǎo)線繞繞制(Ⅰ為細(xì)導(dǎo)導(dǎo)線)．兩線線圈在在距磁磁場(chǎng)上上界面面h高處由由靜止止開(kāi)始始自由由下落落，再再進(jìn)入入磁場(chǎng)場(chǎng)，最最后落落到地地面．．運(yùn)動(dòng)動(dòng)過(guò)程程中，，線圈圈平面面始終終保持持在豎豎直平平面內(nèi)內(nèi)且下下邊緣緣平行行于磁磁場(chǎng)上上邊界界．設(shè)設(shè)線圈圈Ⅰ、Ⅱ落地時(shí)時(shí)的速速度大大小分分別為為v1、v2，在磁磁場(chǎng)中中運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的的熱量量分別別為Q1、Q2，不計(jì)計(jì)空氣氣阻力力，則則()A．v1<v2，Q1<Q2B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1<v2，Q1>Q2D．v1＝v2，Q1<Q2即時(shí)應(yīng)用圖12－3－6經(jīng)典題型探究題型一電磁感應(yīng)中的圖象問(wèn)題(2011年江西西十校校一模模)矩形導(dǎo)導(dǎo)線框框abcd放在勻勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)中中，磁磁感線線方向向與線線圈平平面垂垂直，，磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B隨時(shí)間間變化化的圖圖象如如圖12－3－7所示，，t＝0時(shí)刻，，磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度的的方向向垂直直紙面面向里里．若若規(guī)定定導(dǎo)線線框中中感應(yīng)應(yīng)電流流逆時(shí)時(shí)針?lè)椒较驗(yàn)闉檎?，，則在在0～4s時(shí)間內(nèi)內(nèi)，線線框中中的感感應(yīng)電電流I以及線線框的的ab邊所受受安培培力F隨時(shí)間間變化化的圖圖象為為圖12－3－8中的(安培力力取向向上為為正方方向)()例1圖12－3－7圖12－3－8【答案】C【規(guī)律總總結(jié)】電磁感感應(yīng)圖圖象問(wèn)問(wèn)題在在高考考中多多以選選擇題題的形形式出出現(xiàn)，，先根根據(jù)方方向排排除錯(cuò)錯(cuò)誤選選項(xiàng)較較為簡(jiǎn)簡(jiǎn)單．．在同一一水平平面中中的光光滑平平行導(dǎo)導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)＝1m，導(dǎo)軌軌左端端接有有如圖圖12－3－9所示的的電路路．其其中水水平放放置的的平行行板電電容器器兩極極板M、N間距d＝10mm，定值值電阻阻R1＝R2＝12ΩΩ，R3＝2ΩΩ，金屬屬棒ab的電阻阻r＝2ΩΩ，其他他電阻阻不計(jì)計(jì)．磁磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度度B＝0.5T的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)豎直直穿過(guò)過(guò)導(dǎo)軌軌平面面，當(dāng)當(dāng)金屬屬棒ab沿導(dǎo)軌軌向右右勻速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，，懸浮浮于電電容器器兩極極板之之間，，質(zhì)量量m＝1×10－14kg，帶電電荷量量q＝－1×10－14C的微粒粒恰好好靜止止不動(dòng)動(dòng)．已已知g取10m/s2，在整整個(gè)運(yùn)運(yùn)動(dòng)過(guò)過(guò)程中中金屬屬棒與與導(dǎo)軌軌接觸觸良好好，且且運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度度保持持恒定定．試試求：：題型二電磁感應(yīng)中的電路計(jì)算例2圖12－3－9(1)勻強(qiáng)磁磁場(chǎng)的的方向向；(2)ab兩端的的路端端電壓壓；(3)金屬棒棒ab運(yùn)動(dòng)的的速度度．【思路點(diǎn)點(diǎn)撥】解題的的關(guān)鍵鍵是以以電荷荷的受受力情情況為為突破破口，，即電電場(chǎng)力力與重重力平平衡，，從而而確定定電場(chǎng)場(chǎng)的大大小和和方向向，得得出電電路中中的電電流和和電動(dòng)動(dòng)勢(shì)，，最后后求出出導(dǎo)體體運(yùn)動(dòng)動(dòng)的速速度．．整個(gè)個(gè)求解解過(guò)程程一定定要思思路清清晰．．【解析】(1)負(fù)電荷荷受到到重力力和電電場(chǎng)力力而靜靜止，，因重重力豎豎直向向下，，則電電場(chǎng)力力豎直直向上上，故故M板帶正正電．．a(chǎn)b棒向右右做切切割磁磁感線線產(chǎn)生生感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)，，ab棒等效效于電電源，，其a端為電電源的的正極極，由由右手手定則則可判判斷，，磁場(chǎng)場(chǎng)方向向豎直直向下下．(3)由法拉拉第電電磁感感應(yīng)定定律得得感應(yīng)應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)E＝Blv，由閉合合電路路歐姆姆定律律得：：E＝Uab＋I(xiàn)r＝0.5V，聯(lián)立可可得v＝E/Bl＝1m/s.【答案】(1)豎直向向下(2)0.4V(3)1m/s(2011年濰坊坊模擬擬)如圖12－3－10甲所示示，光光滑絕絕緣水水平面面上，，磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)以虛虛線MN為左邊邊界，，MN的左側(cè)側(cè)有一一質(zhì)量量m＝0.1kg，bc邊長(zhǎng)L1＝0.2m，電阻阻R＝2ΩΩ的矩形形線圈圈abcd，t＝0時(shí)，用用一恒恒定拉拉力F拉線圈圈，使使其由由靜止止開(kāi)始始向右右做勻勻加速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，經(jīng)經(jīng)過(guò)時(shí)時(shí)間1s，線圈圈的bc邊到達(dá)達(dá)磁場(chǎng)場(chǎng)邊界界MN，此時(shí)時(shí)立即即將拉拉力F改為變變力，，又經(jīng)經(jīng)過(guò)1s，線圈圈恰好好完全全進(jìn)入入磁場(chǎng)場(chǎng)．整整個(gè)運(yùn)運(yùn)動(dòng)過(guò)過(guò)程中中，線線圈中中感應(yīng)應(yīng)電流