走向高考高考物理總復(fù)習(xí)第九章第講電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用課件

溫故自查通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流在

中將受到安培力作用，電磁感應(yīng)往往和力學(xué)問題結(jié)合在一起．解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律、

)及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(

、動(dòng)能定理等)．磁場(chǎng)楞次定律牛頓定律考點(diǎn)精析1．解決電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的方法(1)選擇研究對(duì)象，即是哪一根導(dǎo)體棒或哪幾根導(dǎo)體棒組成的系統(tǒng)；(2)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；(3)求回路中的電流大??；(4)分析其受力情況；(5)分析研究對(duì)象所受各力的做功情況和合外力做功情況，選定所要應(yīng)用的物理規(guī)律；(6)運(yùn)用物理規(guī)律列方程，求解．2．明確兩大研究對(duì)象及其之間相互制約的關(guān)系(3)動(dòng)態(tài)分析：求解電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題時(shí)，要抓好受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析．導(dǎo)體在拉力作用下運(yùn)動(dòng)，切割磁感線產(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)始地循環(huán)．當(dāng)循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．此時(shí)a＝0，而速度v通過加速達(dá)到最大值，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；或通過減速達(dá)到穩(wěn)定值，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(4)兩種狀態(tài)的處理：當(dāng)導(dǎo)體處于平衡態(tài)——靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)合外力等于零分析．當(dāng)導(dǎo)體處于非平衡態(tài)——變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，處理的途徑是：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析.溫故自查產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程．電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安

的作用，因此，要維持

的存在，必須有“外力”克服安培力做功，此過程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為

，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量．安培力做功的過程，是

轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程．安培力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．感應(yīng)電流電能電能培力考點(diǎn)精析1．電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量的轉(zhuǎn)化如圖中金屬棒ab沿導(dǎo)軌由靜止下滑時(shí)，重力勢(shì)能減少，一部分用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能，最終在R上轉(zhuǎn)化為焦耳熱，另一部分轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能．若導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒最終達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能的減小則完全用來克服安培力做功轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能．因此，從功和能的觀點(diǎn)入手，分析清楚電磁感應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，是解決電磁感應(yīng)中能量問題的重要途徑之一．2．安培力的功和電能變化的特定對(duì)應(yīng)關(guān)系“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．同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．3．解決此類問題的步驟(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(包括右手定則)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向．(2)畫出等效電路圖，寫出回路中電阻消耗的電功率的表達(dá)式．(3)分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系和穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)受力特點(diǎn)及功率關(guān)系列方程，聯(lián)立求解．命題規(guī)律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律或部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(相當(dāng)于電源)，確定電路連接，畫出電路圖，求出相應(yīng)的電流、電功等物理量．[考例1](2010·福建理綜)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻．導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸．斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)對(duì)a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止．當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng)，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌．當(dāng)a棒再次滑回到磁場(chǎng)上邊界PQ處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)．已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．求

(1)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中，a棒中的電流強(qiáng)度Ia與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比；(2)a棒質(zhì)量ma；(3)a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F.[解析]

(1)a棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)a棒、b棒及電阻R中的電流分別為Ia、Ib、IR，有IRR＝IbRb①Ia＝IR＋I(xiàn)b②(2)由于a棒在PQ上方滑動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，因而a棒在磁場(chǎng)中向上滑動(dòng)的速度大小v1，與在磁場(chǎng)中向下滑動(dòng)的速度大小v2相等，即v1＝v2＝v④設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng).a棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv⑤(3欠)由題部知導(dǎo)詞體棒a沿斜發(fā)面向道上運(yùn)謙動(dòng)時(shí)政，所渾受拉由力F＝IaLB＋magsi橋nθ[總結(jié)箱評(píng)述]本題確屬于偏法拉怨第電老磁感割應(yīng)定刪律與糞電路霧和力暖學(xué)問等題的韻綜合小，物低體運(yùn)麗動(dòng)過萄程分俊析比撇較復(fù)拌雜，臭解答讓這類仍問題領(lǐng)的關(guān)吃鍵在積于對(duì)泉物體像進(jìn)行純正確求的受躺力分陳析和糧運(yùn)動(dòng)梯過程綿分析蕉，屬縮慧于難垮題．(2趴01辭0·安徽槐理綜)如圖突所示樂，水做平地?fù)苊嫔现攴骄仞I形區(qū)平域內(nèi)祝存在責(zé)垂直響紙面始向里坑的勻據(jù)強(qiáng)磁缸場(chǎng)，銅兩個(gè)蘆邊長(zhǎng)漫相等對(duì)的單世匝閉緒合正食方形油線圈Ⅰ和Ⅱ，分姜?jiǎng)e用滿相同繡材料率、不怒同粗蜻細(xì)的岔導(dǎo)線衰繞制(Ⅰ為細(xì)里導(dǎo)線)．兩陳線圈獸在距繞磁場(chǎng)識(shí)上界爽面h高處透由靜皇止開遼始自哄由下噸落，回再進(jìn)抗入磁愛場(chǎng)，手最后宏落到悅地面袋．運(yùn)手動(dòng)過稀程中些，線雀圈平荷面始盾終保念持在亮豎直掃平面焦內(nèi)且筍下邊炒緣平勾行于缸磁場(chǎng)岔上邊磚界．等設(shè)線灣圈Ⅰ、Ⅱ落地居時(shí)的香速度盞大小判分別傅為v1、v2，在臨磁場(chǎng)賄中運(yùn)元?jiǎng)訒r(shí)夏產(chǎn)生脂的熱帆量分然別為Q1、Q2.不計(jì)亮空氣稈阻力慰，則()A．v1<v2，Q1<Q2B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1<v2，Q1>Q2D．v1＝v2，Q1<Q2[答案]D[解析]本題沈考查有電磁今感應(yīng)央的綜選合問殖題，餐解題存關(guān)鍵椅是弄銹清楚涉兩線悔框的滲加速向度和胳速度首變化眼．兩線禮框進(jìn)議入磁做場(chǎng)時(shí)倡的速貿(mào)度v相同繞，根撈據(jù)法沖拉第般電磁襪感應(yīng)令定律載和牛綱頓第廢二定恰律得鳥線框拼的加怖速度即線恰框剛饅進(jìn)入瓜磁場(chǎng)醉的加話速度旅相同標(biāo)，則樹其后伯線框基在任域一時(shí)潛刻的禍速度劈燕、加昨速度噸均相哀同，銹因此兼落地其速度設(shè)相同共，即v1＝v2.命題座規(guī)律根據(jù)填物體顧所受痕的力要，分言析運(yùn)沿動(dòng)狀遍態(tài)，夜確定洪某時(shí)規(guī)刻的書速度享或加缺速度蓄、最螞終速彈度等恭物理殖量．[考例2]水平獄面上寶兩根洪足夠壞長(zhǎng)的偉金屬粱導(dǎo)軌殺平行歡固定惱放置掌，間襲距為L(zhǎng)，一瓶端通淺過導(dǎo)奮線與太阻值女為R的電忽阻連輛接；站導(dǎo)軌彎上放曲一質(zhì)道量為m的金磚屬桿納，如高圖甲群所示求；金彩屬桿軋與導(dǎo)屬軌的肚電阻矛忽略測(cè)不計(jì)聰，勻職強(qiáng)磁嫩場(chǎng)豎繩直向童下．錯(cuò)用與污導(dǎo)軌灶平行厲的恒濁定拉丑力F作用逼在金沫屬桿討上，肥桿最和終將周做勻罷速運(yùn)使動(dòng)．屢當(dāng)改于變拉板力的新大小賊時(shí)，值相對(duì)常應(yīng)的艱勻速鞋運(yùn)動(dòng)剖的速根度v也會(huì)利變化楊，v和F的關(guān)援系如欣圖乙視．(重力茄加速至度g取10密m/小s2)(1狠)金屬音桿在揉勻速暗運(yùn)動(dòng)蓮之前冰做什豆么運(yùn)犧動(dòng)？(2鬧)若m＝0.擱5k棕g，L＝0.溜5m，R＝0.區(qū)5Ω，磁蕩感應(yīng)儲(chǔ)強(qiáng)度B為多盒大？(3濃)由v－F圖線是的截謊距可檔求得洗什么頁物理乞量？門其值醬為多源少？[解析](1自)加速箏度越紫來越殲小的循加速射直線無運(yùn)動(dòng)∴可以顫求出參金屬辨桿所忠受到寨的阻答力f，代炊入數(shù)餃據(jù)可淡得：f＝2N[答案](1聽)加速且度越守來越努小的晨加速浮直線捎運(yùn)動(dòng)(2捎)1暗T(3服)阻力f,2N[總結(jié)糊評(píng)述]桿最浮終勻少速運(yùn)臭動(dòng)時(shí)繞，外販力必撤然與目安培川力相罩等，民而沒撓有達(dá)側(cè)到勻錫速之潔前，干安培貿(mào)力隨如電流凈的增刃大而叨增大材，因襲而合耳力越渡來越姐小，拿所以搜加速叨度也畏越來詠越小國(guó)．本食題易侵出錯(cuò)庸的地酷方是芒不能螞把直襪線方乒程和馬圖線顯的數(shù)技據(jù)相頸結(jié)合蓋綜合留解決填問題使，正征確的器解題疲思路撐是當(dāng)繞導(dǎo)體周棒勻階速時(shí)下，合瞞力為嫁零，棚而金百屬桿商受拉慶力、警安培測(cè)力和音阻力謀作用膏，利齡用平同衡關(guān)乘系，暖可以止建立洗直線時(shí)方程魔，通租過圖開線的漫數(shù)據(jù)肺，就級(jí)可以捐解決利問題享．(2永01哈0·江蘇舅物理)如圖橋所示激，兩重足夠岔長(zhǎng)的遼光滑留金屬捏導(dǎo)軌岡豎直口放置哈，相譽(yù)距為L(zhǎng)，一努理想待電流叛表與俘兩導(dǎo)轎軌相恥連，孩勻強(qiáng)打磁場(chǎng)狐與導(dǎo)那軌平馬面垂泄直．諷一質(zhì)稅量為m、有好效電糠阻為R的導(dǎo)關(guān)體棒傘在距磁場(chǎng)賠上邊傷界h處靜負(fù)止釋怖放．針導(dǎo)體淚棒進(jìn)掩入磁群場(chǎng)后飄，流比經(jīng)電卡流表檢的電陰流逐駐漸減合小，遭最終箱穩(wěn)定堪為I.整個(gè)碌運(yùn)動(dòng)扇過程魂中，配導(dǎo)體眉棒與嘗導(dǎo)軌絮接觸住良好壓，且炒始終誤保持筒水平前，不散計(jì)導(dǎo)震軌的殃電阻依．求想：(1段)磁感芽應(yīng)強(qiáng)是度的折大小B；(2甜)電流吵穩(wěn)定郊后，判導(dǎo)體移棒運(yùn)孔動(dòng)速忠度的賠大小v；(3繁)流經(jīng)答電流犯表電旨流的各最大節(jié)值Im.[解析](1扎)電流虜穩(wěn)定私后，研導(dǎo)體炎棒做逃勻速是運(yùn)動(dòng)洪，BI慮L＝mg①(3壇)由題豈意知妄，導(dǎo)細(xì)體棒奸剛進(jìn)勒入磁想場(chǎng)時(shí)慚的速勸度最貞大，悶設(shè)為vm命題攝規(guī)律根據(jù)壇能量撒守恒廁定律血，確漆定焦娘耳熱蝕或其乒他力草所做也的功沖．[考例3](2欲01落0·天津肌理綜)如圖紫所示存，質(zhì)捷量m1＝0.滿1博kg，電兼阻R1＝0.員3蓄Ω，長(zhǎng)吸度l＝0.那4秩m的導(dǎo)蓄體棒ab橫放刻在U型金養(yǎng)屬框造架上軌．框愧架質(zhì)赴量m2＝0.個(gè)2臂kg，放顫在絕錦緣水車平面輝上，只與水拘平面雕間的田動(dòng)摩豈擦因單數(shù)μ＝0.穗2.相距0.醋4銷m的MM′、NN′相互端平行濫，電直阻不洞計(jì)且仿足夠年長(zhǎng)．騙電阻R2＝0.扯1波Ω的MN垂直段于MM′.整個(gè)舒裝置稼處于祝豎直饒向上蠅的勻某強(qiáng)磁鹽場(chǎng)中茅，磁菜感應(yīng)姿強(qiáng)度B＝0.尊5區(qū)T．垂邀直于ab施加F＝2端N的水定平恒貌力，ab從靜匙止開犬始無就摩擦丟地運(yùn)明動(dòng)，翁始終乞與MM′、NN′保持語良好創(chuàng)接觸嚇．當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)勒到某蓄處時(shí)氏，框罰架開袍始運(yùn)址動(dòng)．周設(shè)框嘉架與豆水平更面間霉最大婦靜摩弊擦力獵等于延滑動(dòng)盟摩擦固力，g取10住m生/s2.(1敬)求框競(jìng)架開鋼始運(yùn)括動(dòng)時(shí)ab速度v的大曲小；(2訓(xùn))從ab開始平運(yùn)動(dòng)堪到框列架開密始運(yùn)校動(dòng)的松過程架中，MN上產(chǎn)粥生的賓熱量Q＝0.番1觸J，求浙該過繭程ab位移x的大嗎?。甗解析](1攜)ab對(duì)框躲架的蜘壓力F1＝m1g①框架鋒受水哭平面搞的支器持力FN＝m2g＋F1②依題損意，丹最大梳靜摩士擦力丸等于芒滑動(dòng)屠摩擦魚力，貴則框閱架受瓶到最園大靜華摩擦化力F2＝μFN③ab中的泉感應(yīng)濕電動(dòng)斃勢(shì)E＝Blv④MN中電磁流MN受到墨的安恰培力F安＝Il閣B⑥框架胳開始蛇運(yùn)動(dòng)肥時(shí)F安＝F2⑦由上獻(xiàn)述各挺式代刺入數(shù)酬據(jù)解乎得v＝6m/凳s⑧(2也)閉合云回路飯中產(chǎn)去生的照總熱坦量[答案](1壯)6降m/奔s(2裳)1押.1蘆m[總結(jié)挽評(píng)述]本題隊(duì)是電梅磁感撞應(yīng)和曲力學(xué)腹的綜餃合問魔題，糠考查駝的知渾識(shí)點(diǎn)痕有安洲培力素、摩編擦力背、力錄的平嶼衡、且電磁都感應(yīng)舒、動(dòng)趁能定詠理、太電熱碌及電含路等館．第(1葉)問中最平衡固條件直的應(yīng)宣用．高第(2防)問中不動(dòng)能委定理濾的應(yīng)亭用，要是解牌題的乘兩個(gè)爛突破訴點(diǎn)．(2繼01性0·山東效青島)相距咸為l＝1m的光賠滑平柔行金股屬導(dǎo)其軌水威平放懷置，健一部趨分處劍在垂尤直于渠導(dǎo)軌總平面拋的勻尼強(qiáng)磁哲場(chǎng)中海