高考物理一轮复习 9.3 专题 电磁感应的综合应用课件 新课标.ppt

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1、考点一电磁感应中的力学问题考点一电磁感应中的力学问题1题题型型特特点点：电电磁磁感感应应中中产产生生的的感感应应电电流流在在磁磁场场中中将将受受到到安安培培力力的的作作用用，因因此此，电电磁磁感感应应问问题题往往往往跟跟力力学学问问题题联联系系在在一一起起，解解决决这这类类问问题题，不不仅仅要要应应用用电电磁磁学学中中的的有有关关规规律律，如如楞楞次次定定律律、法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、左左手手定定则则、右右手手定定则则、安安培培力力的的计计算算公公式式等等，还还要要应应用用力力学学中中的的有有关关规规律律，如如牛牛顿顿运运动动定定律律、动动能能定定理理、机机械械能能守守恒恒定定律

2、律等等要要将将电电磁磁学学和和力力学学的的知知识识综综合合起来应用起来应用第第3讲专题电磁感应的综合应用讲专题电磁感应的综合应用2021/8/11 星期三12解题方法(1)选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；(2)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(3)求回路中的电流大小；(4)分析其受力情况；(5)分析研究对象所受各力的做功情况和合外力做功情况，选定所要应用的物理规律；(6)运用物理规律列方程求解电磁感应力学问题中，要抓好受力情况、运动情况的动态分析：导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受安培力合外力变化加速度变化速度变化，周而复始地循环，循环结束

3、时，加速度等于零，导体达到稳定状态2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4【典例1】一个质量m0.1 kg的正方形金属框总电阻R0.5，金属框放在表面绝缘的斜面AABB的顶端(金属框上边与AA重合)，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB重合)，设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为x，那么v2x图象如图931所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，金属框与斜面间的动摩擦因数0.5，取g10 m/s2，sin 530.8；cos 530.6.(1)根据v2x图象所提供的

4、信息，计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间T；(2)求出斜面AABB的倾斜角；(3)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6解析解析(1)由由v2x图象可知：图象可知：x10.9 mv13 m/s做匀加速运动做匀加速运动x21.0 mv13 m/s做匀速运动做匀速运动x31.6 m，末速度，末速度v25 m/s，做匀加速运动，做匀加速运动设线框在以上三段的运动时间分别为设线框在以上三段的运动时间分别为t1、t2、t3.2021/8/11 星期三72021/8/11 星期三8【变式1】如图932甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为

5、L1 m，上端接有电阻R3，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻r1 的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的vt图象如图932乙所示(取g10 m/s2)求：2021/8/11 星期三9(1)磁感应强度B的大小(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量答案(1)2 T(2)0.075 J2021/8/11 星期三10考点二电磁感应中的电学问题1题型特点：磁通量发生变化的闭合电路或切割磁感线导体将产生感应电动势，回路中便有感应电流从而涉及电路的分析及电流、电压、电功等电学物理量的计算2021/8

6、/11 星期三11(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串并联关系)，画出等效电路图(3)利用电路规律求解主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解2021/8/11 星期三122021/8/11 星期三13答案(1)0.2 A(2)4108 C2021/8/11 星期三14【变式2】如图934所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R16，ab导体的电阻为2，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T现ab以恒定速度v3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2

7、的阻值(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大？2021/8/11 星期三15答案(1)3(2)0.375 W；0.75 W(3)0.75 N2021/8/11 星期三16考点三电磁感应中的图象问题1题型特点：一般可把图象问题分为三类(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量；(3)根据图象定量计算2电磁感应的图象：主要包括Bt图象、t图象、Et图象和It图象，还可能涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex图象和Ix图象2021/8/11 星期三17【典例3】如图935所示，边

8、长为L、总电阻为R的正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上，其bc边紧靠磁感应强度为B、宽度为2L、方向竖直向下的有界匀强磁场的边缘现使线框以初速度v0匀加速通过磁场，下列图线中能定性反映线框从进入到完全离开磁场的过程中，线框中的感应电流的变化的是()2021/8/11 星期三18答案A2021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20【变式3】(2012江西十校二模)矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图936所示，t0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里若规定导线框中感应电流逆时针方向为正，则在04 s时间内，线框中的感应电流I

9、以及线框的ab边所受安培力F随时间变化的图象为下图中的(安培力取向上为正方向)()2021/8/11 星期三21答案C2021/8/11 星期三22考点四电磁感应中的能量问题1题型特点：电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能转化为电能的过程2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24【典例4】如图937所示，水平虚线L1、L2之间是匀强磁场，磁场方向水平向里，磁场高度为h.竖直平面内有一等腰梯形线框，底边水平，其上下边长之比为51，高为2h.现使

10、线框AB边在磁场边界L1的上方h高处由静止自由下落，当AB边刚进入磁场时加速度恰好为0，在AB边刚出磁场的一段时间内，线框做匀速运动求：(1)DC边刚进入磁场时，线框加速度的大小；2021/8/11 星期三25(2)从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中，线框的机械能损失和重力做功之比2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程2021/8/1

11、1 星期三29【变式4】如图938所示，在倾角为37的斜面内，放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中导轨M、P端间接入阻值R130 的电阻和理想电流表，N、Q端间接阻值为R26 的电阻质量为m0.6 kg、长为L1.5 m的金属棒放在导轨上以v05 m/s的初速度从ab处向右上滑到ab处的时间为t0.5 s，滑过的距离l0.5 mab处导轨间距Lab0.8 m，ab处导轨间距Lab1 m若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，求：2021/8/11 星期三30(1)此过程中

12、电阻R1上产生的热量；(2)此过程中电流表上的读数；(3)匀强磁场的磁感应强度2021/8/11 星期三31答案(1)0.15 J(2)0.1 A(3)0.75 T2021/8/11 星期三32一、电磁感应中的图象问题(高频考查)1(2010广东理综，16)如图939所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到MN的过程中，棒上感应电动势E随时间t变化的图象，可能正确的是()2021/8/11 星期三33解析在金属棒PQ进入磁场区域之前或出磁场后，棒上均不会产生感应电动势，D项错误在磁场中运动时，感应电动势EBlv，与时间无关，保持不变，故A选项正确答案A202

13、1/8/11 星期三342(2011海南卷，6)如图9310所示，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOEO，FOFO，且EOOF；OO为EOF的角平分线，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t0时刻恰好位于图示位置规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线可能正确的是()2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三36解析当线框左边进入磁场时，线框上的电流方向为逆时针，直至线框右边完全进入磁场；当右边一半进入磁场，左边一半开始出磁场，此后线圈中的电流方向为顺时针当线框左边进入磁场时，切割磁感线

14、的有效长度均匀增加，故感应电动势、感应电流均匀增加，当左边完全进入磁场，右边还没有进入时，感应电动势、感应电流达最大，且直到右边将要进入磁场这一段时间内均不变，当右边进入磁场时，左边开始出磁场，这时切割磁感线的有效长度均匀减小，感应电动势、感应电流均减小，且左、右两边在磁场中长度相等时为零，之后再反向均匀增加至左边完全出来，到右边到达左边界时电流最大且不变，直到再次减小，故B正确答案B2021/8/11 星期三373(2011山东卷，22改编)如图9311所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h，方向与导

15、轨平面垂直先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移，图中正确的是()2021/8/11 星期三38A B C D2021/8/11 星期三39答案D2021/8/11 星期三40二、电磁感应中的力、电综合问题(高频考点)4.(2011天津卷，11)如图9312所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为L0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为

16、m0.02 kg，电阻均为R0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止取g10 m/s2，问：2021/8/11 星期三41(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q0.1 J的热量，力F做的功W是多少？2021/8/11 星期三42答案(1)1 A方向由d到c(2)0.2 N(3)0.4 J2021/8/11 星期三435(2011浙江卷，23)如图9313甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”型导轨，在“U

17、”型导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图9313乙所示，在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2)2021/8/11 星期三44(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热2021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46答案(1)导体在1 s末停止运动，没进

18、入磁场(2)0.2 A顺时针方向(3)0.04 J2021/8/11 星期三476.(2011大纲全国卷，24)如图9314所示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放，金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率2021/8/11 星期三482021/8/11 星期三492021/8/11 星期三50单击此处进入单击此处进入 活页限时训练活页限时训练2021/8/11 星期三512021/8/11 星期三52