电磁感应的综合应用PPT课件.ppt
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1、2014高考物理一高考物理一轮复复习课件件电磁感磁感应中的中的电路路问题想一想想一想 用均匀用均匀导线做成的正方形做成的正方形线框框边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直于,正方形的一半放在垂直于纸面向里面向里的匀的匀强磁磁场中,如中,如图931所示。在磁所示。在磁场以以10 T/s的的变化率增化率增强时,线框中框中a、b两点两点间的的电势差是差是多少?多少?图931 1内内电路和外路和外电路路 (1)切割磁感切割磁感线运运动的的导体或磁通量体或磁通量发生生变化的化的线圈圈都相当于都相当于 。(2)该部分部分导体的体的电阻或阻或线圈的圈的电阻相当于阻相当于电源的源的 ,其余部分是,其余部分是
2、。2电源源电动势和路端和路端电压 (1)电动势:EBlv或或E 。(2)路端路端电压:UIR 。记一一记电源源内阻内阻外外电路路EIr试一一试图932A通通过电阻阻R的的电流方向流方向为PRMBa、b两点两点间的的电压为BLvCa端端电势比比b端高端高D外力外力F做的功等于做的功等于电阻阻R上上发出的焦耳出的焦耳热答案:答案:C电磁感磁感应的的图象象问题想一想想一想 圆形形导线框固定在匀框固定在匀强磁磁场中,磁感中,磁感线的方向与的方向与导线框所在平面垂直。框所在平面垂直。规定磁定磁场的正方向垂直的正方向垂直纸面向里,面向里,磁感磁感应强度度B随随时间变化的化的规律如律如图933所示。若所示。
3、若规定定顺时针方向方向为感感应电流流i的正方向,的正方向,请画出画出it图象。象。图933记一一记 1图象象类型型 (1)磁感磁感应强度度B、磁通量、磁通量、感、感应电动势E和感和感应电流流I随随时间t变化的化的图象,即象,即Bt图象、象、t图象、象、Et图象和象和It图象。象。(2)对于切割磁感于切割磁感线产生感生感应电动势和感和感应电流的流的情况,情况,还常涉及感常涉及感应电动势E和感和感应电流流I随位移随位移x变化化的的图象,即象,即Ex图象和象和Ix的的图象。象。2问题类型型 (1)由由给定的定的电磁感磁感应过程判断或画出正确的程判断或画出正确的图象。象。(2)由由给定的有关定的有关图
4、象分析象分析电磁感磁感应过程,求解相程,求解相应的物理量。的物理量。(3)利用利用给出的出的图象判断或画出新的象判断或画出新的图象。象。试一一试2.如如图934所示,一所示,一闭合直角三角形合直角三角形线框以速度框以速度v匀速穿匀速穿过匀匀强磁磁场区域。区域。从从BC边进入磁入磁场区开始区开始计时,到,到A点点离开磁离开磁场区区为止的止的过程中,程中,线框内感框内感应电流的情况流的情况(以以逆逆时针方向方向为电流的正方向流的正方向)是是图935中的中的()图934图935解析:解析:BC边刚进入磁入磁场时,产生的感生的感应电动势最大,最大,由右手定由右手定则可判定可判定电流方向流方向为逆逆时针
5、方向,是正方向,是正值,随,随线框框进入磁入磁场,有效,有效长度度l逐逐渐减小,由减小,由EBlv得得电动势均匀减小,即均匀减小,即电流均匀减小;当流均匀减小;当线框框刚出磁出磁场时,切,切割磁感割磁感线的有效的有效长度度l最大,故最大,故电流最大,且流最大,且为顺时针方方向,是向,是负值,此后,此后电流均匀减小,故只有流均匀减小,故只有A图象符合要象符合要求。求。答案:答案:A电磁感磁感应中的力学中的力学综合合问题记一一记BlvFBIl 2安培力的方向安培力的方向 (1)先用先用 确定感确定感应电流方向,再用流方向,再用 确定安培力方向。确定安培力方向。(2)根据楞次定律,安培力方向一定和根
6、据楞次定律,安培力方向一定和导体切割磁体切割磁感感线运运动方向方向 。右手定右手定则左手定左手定则相反相反试一一试3.如如图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面内的平行金属轨道,道,轨道道间距距为l,其其电阻可忽略不阻可忽略不计。ac之之间连接一阻接一阻值为R的的电阻,阻,ef为一垂直于一垂直于ab和和cd的金属杆,它与的金属杆,它与ab和和cd接触良好并可沿接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑道方向无摩擦地滑动,其,其电阻可忽略。整个装置阻可忽略。整个装置处在匀在匀强磁磁场中,磁中,磁场方向方向垂直于垂直于图中中纸面向里,磁感面向里,磁感应强度度为B。当施外力使。当
7、施外力使杆杆ef以速度以速度v向右匀速运向右匀速运动时,杆,杆ef所受的安培力所受的安培力为 ()图936答案:答案:A电磁感磁感应与与电路知路知识的的综合合应用用 1.对电磁感磁感应电源的理解源的理解 (1)电源的正、源的正、负极可用右手定极可用右手定则或楞次定律判定。或楞次定律判定。2对电磁感磁感应电路的理解路的理解 (1)在在电磁感磁感应电路中,相当于路中,相当于电源的部分把其他形式源的部分把其他形式的能通的能通过电流做功流做功转化化为电能。能。(2)“电源源”两端的两端的电压为路端路端电压,而不是感,而不是感应电动势。图937 审题指指导 处理此理此类问题的关的关键在于:在于:明确切割
8、磁感明确切割磁感线的的导体体相当于相当于电源,其源,其电阻是阻是电源的内阻,其他部分源的内阻,其他部分为外外电路,路,电源的正源的正负极由右手定极由右手定则来判定;来判定;画出等效画出等效电路路图,并,并结合合闭合合电路欧姆定律等有关知路欧姆定律等有关知识解决相关解决相关问题。解决解决电磁感磁感应中的中的电路路问题三步曲三步曲 (2)分析分析电路路结构构(内、外内、外电路及外路及外电路的串、并路的串、并联关关系系),画出等效,画出等效电路路图。(3)利用利用电路路规律求解。主要律求解。主要应用欧姆定律及串、并用欧姆定律及串、并联电路的基本性路的基本性质等列方程求解。等列方程求解。电磁感磁感应图
9、象象问题 电磁感磁感应图象象问题的解决方法的解决方法 (1)明确明确图象的种象的种类,即是,即是Bt图象象还是是t图象,象,或或Et图象、象、It图象等。象等。(2)分析分析电磁感磁感应的具体的具体过程。程。(3)用右手定用右手定则或楞次定律确定方向或楞次定律确定方向对应关系。关系。(4)结合法拉第合法拉第电磁感磁感应定律、欧姆定律、牛定律、欧姆定律、牛顿运运动定律等定律等规律写出函数关系式。律写出函数关系式。(5)根据函数关系式,根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的行数学分析,如分析斜率的变化、截距等。化、截距等。(6)判断判断图象象(或画或画图象或象或应用用图象解决象解决问题)。图9
10、38图939答案答案C电磁感磁感应现象中的象中的动力学力学问题1.两种状两种状态及及处理方法理方法根据牛根据牛顿第二定律第二定律进行行动态分析分析或或结合功能关系合功能关系进行分析行分析加速度不加速度不为零零非平衡非平衡态根据平衡条件列式分析根据平衡条件列式分析加速度加速度为零零平衡平衡态处理方法理方法特征特征状状态 2力学力学对象和象和电学学对象的相互关系象的相互关系 4电磁感磁感应中的中的动力学力学临界界问题 (1)解决解决这类问题的关的关键是通是通过运运动状状态的分析,的分析,寻找找过程中的程中的临界状界状态,如速度、加速度求最大,如速度、加速度求最大值或最或最小小值的条件。的条件。(2
11、)两种常两种常见类型型棒棒ab长l、质量量m、电阻阻R,导轨光滑,光滑,电阻不阻不计棒棒ab长l、质量量m、电阻阻R,导轨光滑水光滑水平,平,电阻不阻不计已知量已知量示意示意图“动电电动动”型型“电动动电电”型型类类型型“动电电动动”型型“电动动电电”型型类类型型过程分析程分析 例例3(2011海南高考海南高考)如如图9310,ab和和cd是两条是两条竖直放置的直放置的长直光滑金属直光滑金属导轨,MN和和MN是两根用是两根用细线连接的金属杆,其接的金属杆,其质量分量分别为m和和2m。竖直向上的外力直向上的外力F作用在杆作用在杆MN上,使两杆水平静止,并上,使两杆水平静止,并刚好与好与导轨接触;
12、两杆的接触;两杆的总电阻阻为R,导轨间距距为l。整个装置。整个装置处在磁感在磁感应强度度为B的的匀匀强磁磁场中,磁中,磁场方向与方向与导轨所在平面垂直。所在平面垂直。导轨电阻阻可忽略,重力加速度可忽略,重力加速度为g。在。在t0时刻将刻将细线烧断,保持断,保持F不不变,金属杆和,金属杆和导轨始始终接触良好。求:接触良好。求:图9310(1)细线烧断后,任意断后,任意时刻两杆运刻两杆运动的速度之比;的速度之比;(2)两杆分两杆分别达到的最大速度。达到的最大速度。审题指指导第一步:抓关第一步:抓关键点点MN向上加速,向上加速,MN向下向下加速加速细线烧断,断,F不不变拉力拉力F与两杆重力平衡与两杆
13、重力平衡外力外力F作用在杆作用在杆MN上,两杆上,两杆水平静止水平静止获取信息取信息关关键点点 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。尝试解解题 (1)设任意任意时刻刻MN、MN杆的速度分杆的速度分别为v1、v2。细线烧断前:断前:Fmg2mg 对MN杆在任意杆在任意时刻:刻:FmgF安安ma1电磁感磁感应中的能量中的能量问题 1.电能求解的三种主要思路能求解的三种主要思路 (1)利用克服安培力求解:利用克
14、服安培力求解:电磁感磁感应中中产生的生的电能等于克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)利用利用电路特征来求解:通路特征来求解:通过电路中所路中所产生的生的电能来能来计算。算。2解解题的一般步的一般步骤 (1)确定研究确定研究对象象(导体棒或回路体棒或回路);(2)弄清弄清电磁感磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互相互转化;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。例例4(2012天津高考天津高考)如如图9311所示,一所示,一对光滑的平行金属光滑的平行金属导轨
15、固定在同固定在同一水平面内,一水平面内,导轨间距距l0.5 m,左端接,左端接有阻有阻值R0.3 的的电阻。一阻。一质量量m0.1 kg,电阻阻r0.1 的的金属棒金属棒MN放置在放置在导轨上,整个装置置于上,整个装置置于竖直向上的匀直向上的匀强磁磁场中,磁中,磁场的磁感的磁感应强度度B0.4 T。棒在水平向右的外力作。棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以用下,由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运的加速度做匀加速运动。当。当棒的位移棒的位移x9 m时撤去外力,棒撤去外力,棒继续运运动一段距离后停下一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳生的焦耳热之
16、比之比Q1 Q22 1。导轨足足够长且且电阻不阻不计,棒在运,棒在运动过程中始程中始终与与导轨垂直且两端与垂直且两端与导轨保持良好接触。求:保持良好接触。求:图9311 (1)棒在匀加速运棒在匀加速运动过程中,通程中,通过电阻阻R的的电荷量荷量q;(2)撤去外力后回路中撤去外力后回路中产生的焦耳生的焦耳热Q2;(3)外力做的功外力做的功WF。答案答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J 电磁感磁感应与与电路的路的综合合问题,通常的情景是切割磁感,通常的情景是切割磁感线的的导体或磁通量体或磁通量发生生变化的回路将化的回路将产生感生感应电动势,该导体体或回路就相当于或回路就相当于电源。
17、本源。本类压轴大大题往往涉及楞次定律、法往往涉及楞次定律、法拉第拉第电磁感磁感应定律、右手定定律、右手定则、闭合合电路或部分路或部分电路的欧姆路的欧姆定律、串并定律、串并联知知识、电功率的功率的计算公式等,算公式等,电路的分析路的分析计算算是考是考查的重点。本的重点。本类压轴大大题知知识综合性合性较强,涉及物理的,涉及物理的主干知主干知识多,是近几年高考命多,是近几年高考命题的的热点之一。点之一。超超链接接图9312 (1)当金属条当金属条ab进入入“扇形扇形”磁磁场时,求感,求感应电动势E,并指出,并指出ab上的上的电流方向;流方向;(2)当金属条当金属条ab进入入“扇形扇形”磁磁场时,画出
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