高考物理复习课件：电磁感应规律的综合应用

一 【 考情 报 告 】三 【 思 维诊 断 】四 【 小 题 慢 练 】五 【 典例剖析 】 典 1典 2典 3考点 1考点 2考点 3变式变式变式 加固第 3讲 电磁感应规律的综合应用二 【 知 识 梳理 】一 【 考情 报 告 】考纲考情三年 13考 高考指数： 1.电磁感应中的电路问题2.电磁感应中的动力学问题3.电磁感应中的能量问题二 【 知 识 梳理 】知识点 1 电磁感应中的电路问题1.电源：切割磁感线运动的导体或 _量发生变化的回路相当于电源。2.电流：电路闭合时的电流 I可由欧姆定律求出 ,I=_,路端电压U=_=E-Ir。3.电势：在外电路中 ,电流由 _电势流向 _电势 ;在内电路中 ,电流由 _电势流向 _电势。磁通IR高 低低 高知识点 2 电磁感应中的动力学问题1.安培力的大小：安培力公式： FA IlB感应电动势： E Blv感应电流： I FA=_2.安培力的方向：(1)用左手定则判断：先用 _定则判断感应电流的方向 ,再用左手定则判定安培力的方向。(2)用楞次定律判断：安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向 _(选填 “ 相同 ” 或 “ 相反 ” )。右手相反3.安培力参与物体的运动：导体棒 (或线框 )在安培力和其他力的作用下 ,可以做加速运动、减速运动、匀速运动、静止或做其他类型的运动 ,可应用动能定理、牛顿运动定律等规律解题。知识点 3 电磁感应中的能量问题1.能量转化：感应电流在磁场中受安培力 ,外力克服安培力做功 ,将 _转化为 _,电流做功再将电能转化为_的能。2.转化实质：电磁感应现象的能量转化 ,实质是其他形式的能与 _之间的转化。机械能 电能其他形式电能3.计算方法：(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。(2)利用能量守恒求解：机械能的减少量等于电能的增加量。(3)利用电路特征求解：通过电路中所产生的电能来计算。三 【 思 维诊 断 】(1)闭合电路的欧姆定律同样适用于电磁感应电路。 ( )(2)“ 相当于电源 ” 的导体棒两端的电压一定等于电源的电动势。 ( )(3)电流一定从高电势流向低电势。 ( )(4)在有安培力的作用下 ,导体棒不能做加速运动。 ( )(5)电磁感应中求焦耳热时 ,均可直接用公式 Q=I2Rt。 ( )(6)电路中的电能增加 ,外力一定克服安培力做了功。 ( )1.如图所示 ,一个半径为 L的半圆形硬导体 AB以速度 v在水平 U形框架上向右匀速滑动 ,匀强磁场的磁感应强度为 B,回路电阻为 R,半圆形硬导体 AB的电阻也为 R,其余电阻不计 ,则半圆形导体 AB切割磁感线产生的感应电动势大小及 AB之间的电势差分别为 ( )A.BLv BLv B.2BLv 2BLvC.2BLv BLv D.BLv 2BLv四 【 小 题 慢 练 】2.(多选 )用均匀导线做成的正方形线圈边长为 l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中 ,如图所示 ,当磁场以的变化率增强时 ,则 ( )A.线圈中感应电流方向为 acbdaB.线圈中产生的电动势 E=C.线圈中 a点电势高于 b点电势D.线圈中 a、 b两点间的电势差为3.水平放置的金属框架 cdef处于如图所示的匀强磁场中 ,金属棒ab置于粗糙的框架上且接触良好。从某时刻开始 ,磁感应强度均匀增大 ,金属棒 ab始终保持静止 ,则 ( )A.ab中电流增大 ,ab棒所受摩擦力增大B.ab中电流不变 ,ab棒所受摩擦力不变C.ab中电流不变 ,ab棒所受摩擦力增大D.ab中电流增大 ,ab棒所受摩擦力不变4.如图所示 ,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为 m的金属棒 ab,导轨的一端连接电阻 R,其他电阻均不计 ,磁感应强度为 B的匀强磁场垂直于导轨平面向下 ,ab在一水平恒力 F作用下由静止开始向右运动的过程中 ( )A.随着 ab运动速度的增大 ,其加速度也增大B.外力 F对 ab做的功等于电路中产生的电能C.外力 F做功的功率始终等于电路中的电功率D.克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能考点 1 电磁感应中的电路问题1.电磁感应中物理量的关系图：电 磁感 应电 路的五个等效 问题 2.处理电磁感应电路问题的一般思路：(1)确定电路电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动势的大小和方向 ,电源内部电流的方向是从低电势流向高电势。(2)分析电路结构：根据 “ 等效电源 ” 和电路中其他元件的连接方式画出等效电路。注意区别内、外电路 ,区别路端电压、电动势。(3)选用规律求解：根据 E=Blv或 E= 结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解。【 典型 1】 (多选 )如图所示 ,PN与 QM两平行金属导轨相距 1m,电阻不计 ,两端分别接有电阻 R1和 R2,且 R1=6,ab杆的电阻为 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 1T。现 ab以恒定速度 v=3m/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。则 ( )A.R2=6B.R1上消耗的电功率为 0.375WC.a、 b间电压为 3VD.拉 ab杆水平向右的拉力为 0.75N【 加固训练 】 如图所示 ,匀强磁场 B=0.1T,金属棒 AB长 0.4m,与框架宽度相同 ,电阻为 ,框架电阻不计 ,电阻 R1=2,R2=1,当金属棒以5m/s的速度匀速向左运动时 ,求：(1)流过金属棒的感应电流多大 ?(2)若图中电容器 C为 0.3F,则充电量为多少 ?考点 2 电磁感应中的动力学问题1.导体的两种运动状态：(1)平衡状态：静止或匀速直线运动 ,F合 =0。(2)非平衡状态：加速度不为零 ,F合 =ma。2.电学对象与力学对象的转换及关系：【 典例 2】 (2014 上海高考 )如图 ,水平面内有一光滑金属导轨 ,其 MN、 PQ边的电阻不计 ,MP边的电阻阻值 R=1.5,MN与 MP的夹角为 135,PQ与 MP垂直 ,MP边长度小于 1m。将质量 m=2kg,电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上 ,并与 MP平行。棒与 MN、 PQ交点 G、 H间的距离 L=4m。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场 ,磁感应强度 B=0.5T。在外力作用下 ,棒由 GH处以一定的初速度向左做直线运动 ,运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等。(1)若初速度 v1=3m/s,求棒在 GH处所受的安培力大小 FA。(2)若初速度 v2=1.5m/s,求棒向左移动距离 2m到达 EF所需时间 t。(3)在棒由 GH处向左移动 2m到达 EF处的过程中 ,外力做功 W=7J,求初速度 v3。【 破题关键 】关键信息 思考方向MN与 MP的夹角为 135 MN与水平方向夹角为 45以一定的初速度向左做直线运动由于安培力作用 ,非匀速直线运动电流强度相等 接入电路的感应电动势不变【 易错提醒 】 (1)没有很好地利用 “ MN与 MP的夹角为 135” 而不能确定 EF的长度。(2)在第 (3)问中 ,容易漏掉克服安培力做功而计算错误。【 典例 3】 两足够长的平行金属导轨间的距离为 l,导轨光滑且电阻不计 ,导轨所在的平面与水平面夹角为 ,在导轨所在平面内 ,分布着磁感应强度为 B、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。把一个质量为 m的导体棒 ab放在金属导轨上 ,在外力作用下保持静止 ,导体棒与金属导轨垂直且接触良好 ,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻为 R1。完成下列问题：(1)如图甲 ,金属导轨的一端接一个内阻为 r的直流电源。撤去外力后导体棒仍能静止 ,求直流电源电动势。(2)如图乙 ,金属导轨的一端接一个阻值为 R2的定值电阻 ,撤去外力让导体棒由静止开始下滑。在加速下滑的过程中 ,当导体棒的速度达到 v时 ,求此时导体棒的加速度。(3)求 (2)问中导体棒所能达到的最大速度。【 解题探究 】(1)撤去外力后 ,导体棒静止在导轨上的条件是什么 ?提示： 安培力与重力的下滑分力大小相等。(2)导体棒速度为 v时受几个力 ?合力为多少 ?提示： 重力、安培力、支持力。合力沿导轨平面向下 ,大小等于 ma。(3)导体棒达到最大速度的条件是什么 ?提示： 合力为零。【 变式训练 】 如图甲所示 ,两根足够长的直金属导轨 MN、 PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 ,两导轨间距为 l,M、 P两点间接有阻值为 R的电阻。一根质量为 m的均匀直金属杆 ab放在两导轨上 ,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为 B的匀强磁场中 ,磁场方向垂直斜面向下 ,导轨和金属杆的电阻可忽略 ,让 ab杆沿导轨由静止开始下滑 ,导轨和金属杆接触良好 ,不计它们之间的摩擦。(1)由 b向 a方向看到的装置如图乙所示 ,请在此图中画出 ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图。(2)在加速下滑过程中 ,当 ab杆的速度大小为 v时 ,求此时 ab杆中的电流及加速度的大小。(3)求在下滑过程中 ,ab杆可以达到的最大速度。【 加固训练 】 如图所示 ,光滑斜面的倾角 =30,在斜面上放置一矩形线框 abcd,ab边的边长 l1=1m,bc边的边长 l2=0.6m,线框的质量 m=1k