新课标高考物理一轮总复习第单元电磁感应的综合应用.pptx
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1、会计学1三维设计新课标高考物理一轮总复习第单三维设计新课标高考物理一轮总复习第单元电磁感应的综合应用元电磁感应的综合应用 1内电路和外电路内电路和外电路 (1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于圈都相当于 。(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的 ,其余部分是,其余部分是 。2电源电动势和路端电压电源电动势和路端电压 (1)电动势:电动势:EBlv或或E 。(2)路端电压:路端电压:UIR 。记一记记一记电源电源内阻内阻外电路外电路EIr第1页/共87页试一试试一试图图932第2页/共87页
2、A通过电阻通过电阻R的电流方向为的电流方向为PRMBa、b两点间的电压为两点间的电压为BLvCa端电势比端电势比b端高端高D外力外力F做的功等于电阻做的功等于电阻R上发出的焦耳热上发出的焦耳热答案:答案:C第3页/共87页电磁感应的图象问题电磁感应的图象问题想一想想一想 圆形导线框固定在匀强磁场中,磁感线的方向与圆形导线框固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里,导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度磁感应强度B随时间变化的规律如图随时间变化的规律如图933所示。若规所示。若规定顺时针方向为感应电流定顺时针方向为感应电流i的正方向,
3、请画出的正方向,请画出it图象。图象。图图933第4页/共87页第5页/共87页记一记记一记 1图象类型图象类型 (1)磁感应强度磁感应强度B、磁通量、磁通量、感应电动势、感应电动势E和感应和感应电流电流I随时间随时间t变化的图象,即变化的图象,即Bt图象、图象、t图象、图象、Et图象和图象和It图象。图象。(2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及感应电动势情况,还常涉及感应电动势E和感应电流和感应电流I随位移随位移x变化变化的图象,即的图象,即Ex图象和图象和Ix的图象。的图象。第6页/共87页 2问题类型问题类型 (1)由给定的电
4、磁感应过程判断或画出正确的图象。由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象。(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量。应的物理量。(3)利用给出的图象判断或画出新的图象。利用给出的图象判断或画出新的图象。第7页/共87页试一试试一试2.如图如图934所示,一闭合直角三角形所示,一闭合直角三角形线框以速度线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域。匀速穿过匀强磁场区域。从从BC边进入磁场区开始计时,到边进入磁场区开始计时,到A点点离开磁场区为止的过程中,线框内感应电流的情况离开磁场区为止的过程中,线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向以逆时针
5、方向为电流的正方向)是图是图935中的中的()图图934图图935第8页/共87页解析:解析:BC边刚进入磁场时,产生的感应电动势最大,边刚进入磁场时,产生的感应电动势最大,由右手定则可判定电流方向为逆时针方向,是正值,随由右手定则可判定电流方向为逆时针方向,是正值,随线框进入磁场,有效长度线框进入磁场,有效长度l逐渐减小,由逐渐减小,由EBlv得电动得电动势均匀减小,即电流均匀减小;当线框刚出磁场时,切势均匀减小,即电流均匀减小;当线框刚出磁场时,切割磁感线的有效长度割磁感线的有效长度l最大,故电流最大,且为顺时针最大,故电流最大,且为顺时针方向,是负值,此后电流均匀减小,故只有方向,是负值
6、,此后电流均匀减小,故只有A图象符合图象符合要求。要求。答案:答案:A第9页/共87页电磁感应中的力学综合问题电磁感应中的力学综合问题记一记记一记BlvFBIl第10页/共87页 2安培力的方向安培力的方向 (1)先用先用 确定感应电流方向,再用确定感应电流方向,再用 确定安培力方向。确定安培力方向。(2)根据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁根据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向感线运动方向 。右手定则右手定则左手定则左手定则相反相反第11页/共87页试一试试一试3.如图如图936所示,所示,ab和和cd是位于水平是位于水平面内的平行金属轨道,轨道间距为面内的平行金属轨道,轨
7、道间距为l,其电阻可忽略不计。其电阻可忽略不计。ac之间连接一阻之间连接一阻值为值为R的电阻,的电阻,ef为一垂直于为一垂直于ab和和cd的金属杆,它的金属杆,它与与ab和和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动,接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动,其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中,磁场方其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B。当施外。当施外力使杆力使杆ef以速度以速度v向右匀速运动时,杆向右匀速运动时,杆ef所受的安培所受的安培力为力为 ()图图936第12页/共87页答案:答案:A第13页/共87页电磁感应与电
8、路知识的综合应用电磁感应与电路知识的综合应用 1.对电磁感应电源的理解对电磁感应电源的理解 (1)电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定。电源的正、负极可用右手定则或楞次定律判定。2对电磁感应电路的理解对电磁感应电路的理解 (1)在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式在电磁感应电路中,相当于电源的部分把其他形式的能通过电流做功转化为电能。的能通过电流做功转化为电能。(2)“电源电源”两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。两端的电压为路端电压,而不是感应电动势。第14页/共87页图图937第15页/共87页 审题指导审题指导 处理此类问题的关键在于:处理此类问题的关键在于:明确切割磁感
9、线的导体明确切割磁感线的导体相当于电源,其电阻是电源的内阻,其他部分为外电路,相当于电源,其电阻是电源的内阻,其他部分为外电路,电源的正负极由右手定则来判定;电源的正负极由右手定则来判定;画出等效电路图,并画出等效电路图,并结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题。结合闭合电路欧姆定律等有关知识解决相关问题。第16页/共87页第17页/共87页第18页/共87页解决电磁感应中的电路问题三步曲解决电磁感应中的电路问题三步曲 (2)分析电路结构分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关内、外电路及外电路的串、并联关系系),画出等效电路图。,画出等效电路图。(3)利用电路规律求解。主要应用欧姆定
10、律及串、并利用电路规律求解。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。联电路的基本性质等列方程求解。第19页/共87页电磁感应图象问题电磁感应图象问题 电磁感应图象问题的解决方法电磁感应图象问题的解决方法 (1)明确图象的种类,即是明确图象的种类,即是Bt图象还是图象还是t图象,图象,或或Et图象、图象、It图象等。图象等。(2)分析电磁感应的具体过程。分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。定律等规律
11、写出函数关系式。(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。变化、截距等。(6)判断图象判断图象(或画图象或应用图象解决问题或画图象或应用图象解决问题)。第20页/共87页第21页/共87页图图938图图939第22页/共87页第23页/共87页答案答案C第24页/共87页电磁感应现象中的动力学问题电磁感应现象中的动力学问题1.两种状态及处理方法两种状态及处理方法根据牛顿第二定律进行动态分析根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析或结合功能关系进行分析加速度不为加速度不为零零非平非平衡态衡态根据平衡条件列式分析根据平衡条件列
12、式分析加速度为零加速度为零平衡平衡态态处理方法处理方法特征特征状态状态第25页/共87页 2力学对象和电学对象的相互关系力学对象和电学对象的相互关系第26页/共87页 4电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题 (1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,解决这类问题的关键是通过运动状态的分析,寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或寻找过程中的临界状态,如速度、加速度求最大值或最小值的条件。最小值的条件。第27页/共87页(2)两种常见类型两种常见类型棒棒ab长长l、质量、质量m、电阻电阻R,导轨光滑,导轨光滑,电阻不计电阻不计棒棒ab长长l、质量、质量m、电阻电阻R,导
13、轨光滑水,导轨光滑水平,电阻不计平,电阻不计已知量已知量示意图示意图“动动电电动动”型型“电电动动电电”型型类型类型第28页/共87页“动动电电动动”型型“电电动动电电”型型类型类型过程分析过程分析第29页/共87页 例例3(2011海南高考海南高考)如图如图9310,ab和和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和和MN是两根用细线连接的金属杆,其质是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为量分别为m和和2m。竖直向上的外力。竖直向上的外力F作用在杆作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触;两杆的总电阻为
14、电阻为R,导轨间距为,导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为。整个装置处在磁感应强度为B的的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略,重力加速度为可忽略,重力加速度为g。在。在t0时刻将细线烧断,保持时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好。求:不变,金属杆和导轨始终接触良好。求:图图9310第30页/共87页(1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比;细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比;(2)两杆分别达到的最大速度。两杆分别达到的最大速度。审题指导审题指导第一步:抓关键点第一步:抓关键点MN向上加速,向上加速,M
15、N向下向下加速加速细线烧断,细线烧断,F不变不变拉力拉力F与两杆重力平衡与两杆重力平衡外力外力F作用在杆作用在杆MN上,两上,两杆水平静止杆水平静止获取信息获取信息关键点关键点第31页/共87页 第二步:找突破口第二步:找突破口 (1)要求要求“两杆速度之比两杆速度之比”可利用可利用vat,速度之比等,速度之比等于加速度之比。于加速度之比。(2)要求要求“两杆达到的最大速度两杆达到的最大速度”两杆受力平衡。两杆受力平衡。尝试解题尝试解题 (1)设任意时刻设任意时刻MN、MN杆的速度分别为杆的速度分别为v1、v2。细线烧断前:细线烧断前:Fmg2mg 对对MN杆在任意时刻:杆在任意时刻:FmgF
16、安安ma1第32页/共87页第33页/共87页第34页/共87页电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 1.电能求解的三种主要思路电能求解的三种主要思路 (1)利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;服安培力所做的功;(2)利用能量守恒或功能关系求解;利用能量守恒或功能关系求解;(3)利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算。算。2解题的一般步骤解题的一般步骤 (1)确定研究对象确定研究对象(导体棒或回路导体棒或回路);(2)弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能
17、量弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互转化;相互转化;(3)根据能量守恒定律列式求解。根据能量守恒定律列式求解。第35页/共87页 例例4(2012天津高考天津高考)如图如图9311所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距一水平面内,导轨间距l0.5 m,左端接,左端接有阻值有阻值R0.3 的电阻。一质量的电阻。一质量m0.1 kg,电阻,电阻r0.1 的金属棒的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度磁场中,磁场的磁感应强度B0.4 T。棒在水平向右的外
18、力。棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以作用下,由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动。的加速度做匀加速运动。当棒的位移当棒的位移x9 m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1 Q22 1。导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨。导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:垂直且两端与导轨保持良好接触。求:图图9311第36页/共87页 (1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻棒在匀加速运动过程中,通过电阻R的电荷量的电荷量
19、q;(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;(3)外力做的功外力做的功WF。第37页/共87页第38页/共87页答案答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J第39页/共87页 电磁感应与电路的综合问题,通常的情景是切割磁感电磁感应与电路的综合问题,通常的情景是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源。本类压轴大题往往涉及楞次定导体或回路就相当于电源。本类压轴大题往往涉及楞次定律、法拉第电磁感应定律、右手定则、闭合电路或部分电律、法拉第电磁感应定律、右手定则、闭合电路
20、或部分电路的欧姆定律、串并联知识、电功率的计算公式等,电路路的欧姆定律、串并联知识、电功率的计算公式等,电路的分析计算是考查的重点。本类压轴大题知识综合性较强,的分析计算是考查的重点。本类压轴大题知识综合性较强,涉及物理的主干知识多,是近几年高考命题的热点之一。涉及物理的主干知识多,是近几年高考命题的热点之一。超链超链接接第40页/共87页图图9312第41页/共87页 (1)当金属条当金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时,求感应电动势磁场时,求感应电动势E,并指出,并指出ab上的电流方向;上的电流方向;(2)当金属条当金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时,画出磁场时,画出“闪烁闪烁”装置装置
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- 新课 标高 物理 一轮 复习 单元 电磁感应 综合 应用
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