步步高高三物理一轮复习江苏专用专题电磁感应规律的综合应用PPT课件

1、图图931【即学即练】第1页/共72页答案答案AB第2页/共72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感线根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向运动方向_BlvBIl右手定则左手定则相反第3页/共72页2(多选多选)如图如图932所示，所示，MN和和PQ是两根是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计有一垂直导轨平面轨足够长，且电阻不计有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为向里的匀强磁场，磁

2、感应强度为B，宽度为，宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始，将开关触良好的金属杆开始，将开关S断开，让断开，让ab由静止开始自由静止开始自【即学即练】图932由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是 ()第4页/共72页答案答案ACD第5页/共72页三、电磁感应现象中的能量问题三、电磁感应现象中的能量问题1能量的转化能量的转化：感应电流在磁场中受安培力，外力克服：感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力安培力_，将其他形式的能转化为，将其他形式的能转化为_ ，电流做，电流

3、做功再将电能转化为功再将电能转化为_ 2实质实质：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的：电磁感应现象的能量转化，实质是其他形式的能和能和_之间的转化之间的转化做功电能内能电能第6页/共72页3(多选多选)如图如图933所示，水平固定放所示，水平固定放置的足够长的置的足够长的U形金属导轨处于竖直向形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时，开始时ab棒以水平初速度棒以水平初速度v0向右运向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程 ()A

4、安培力对安培力对ab棒所做的功不相等棒所做的功不相等B电流所做的功相等电流所做的功相等C产生的总内能相等产生的总内能相等D通过通过ab棒的电荷量相等棒的电荷量相等【即学即练】图933第7页/共72页答案答案AC第8页/共72页【典例典例1】 (2012浙江卷浙江卷，25)为了提高自为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种了一种“闪烁闪烁”装置如图装置如图934所示，所示，自行车后轮由半径自行车后轮由半径r15.0102 m的金的金属内圈、半径属内圈、半径r20.40 m的金属外圈和的金属外圈和绝缘辐条构成后轮的内、外圈之间等绝缘辐条构成后轮的内、外圈

5、之间等间隔地接有间隔地接有4根金属条，每根金属条的根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为中间均串联有一电阻值为R的小灯的小灯泡在支架上装有磁铁，泡在支架上装有磁铁，题型一电磁感应中的电路问题题型一电磁感应中的电路问题图934第9页/共72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”装置的电路图；装置的电路图；(3)从金属条从金属条ab进入进入“扇形扇形”磁场时开始，经计算画出轮子转一磁场时开始，经计算画出轮子转一圈

6、过程中，内圈与外圈之间电势差圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab随时间随时间t变化的变化的Uabt图象；图象；(4)若选择的是若选择的是“1.5 V，0.3 A”的小灯泡，该的小灯泡，该“闪烁闪烁”装置能装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外、后轮外圈半径圈半径r2、角速度、角速度和张角和张角等物理量的大小，优化前同学的等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价设计方案，请给出你的评价第10页/共72页第11页/共72页(2)通过分析，可得电路图为通过分析，可得电路图为第12页/共72页第13页/共72页在在T1 s内，金

7、属条有四次进出，后三次与第一次相同内，金属条有四次进出，后三次与第一次相同由由、可画出如下可画出如下Uabt图象图象(4)“闪烁闪烁”装置不能正常工作装置不能正常工作(金属条的感应电动势只有金属条的感应电动势只有4.9102 V，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工，远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作作)B增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；r2增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E增大，但有限度；增大，但有限度；增大，增大，E不变不变答案答案(1)4.9102 V电流方向为电流方向为ba(2)(3)(4)见解析见解析第14页/共72页【变式跟踪变式跟踪

8、1】 如图如图935所示，所示，在倾角为在倾角为37的斜面内，放置的斜面内，放置MN和和PQ两根不等间距的光滑金两根不等间距的光滑金属导轨，该装置放置在垂直斜面属导轨，该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中导轨向下的匀强磁场中导轨M、P端端间接入阻值间接入阻值R130 的电阻和理的电阻和理想电流表，想电流表，N、Q端间接阻值为端间接阻值为R26 的电阻的电阻图935第15页/共72页质量为质量为m0.6 kg、长为、长为L1.5 m的金属棒放在导轨上的金属棒放在导轨上以以v05 m/s的初速度从的初速度从ab处向右上方滑到处向右上方滑到ab处的时处的时间为间为t0.5 s，滑过的距离，滑过的距离

9、l0.5 mab处导轨间距处导轨间距Lab0.8 m，ab处导轨间距处导轨间距Lab1 m若金属棒滑动时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电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻阻sin 370.6，cos 370.8，g取取10 m/s2，求：，求：(1)此过程中电阻此过程中电阻R1上产生的热量；上产生的热量；(2)此过程中电流表上的读数；此过程中电流表上的读数；(3)匀强磁场的磁感应强度匀强磁场的磁感应强度第16页/共72页答案答案(1)0.15 J(2)0.1 A(3)0.75 T第17页/共72页1电磁感应中电路知识的关系图电磁感应中电路知识的关系图借

10、题发挥借题发挥第18页/共72页2电磁感应中电路问题的解题思路第19页/共72页对于电磁感应现象中的电路结构分析有两个方面容易出错：(1)电源分析错误，不能正确地应用右手定则或楞次定律判断电源的正负极，不能选择恰当的公式计算感应电动势的大小(2)外电路分析错误，不能正确判断电路结构的串并联关系3易错总结第20页/共72页4求解电磁感应中的电路问题的关键：第21页/共72页【典例典例2】 如图如图936甲所示，光甲所示，光滑斜面的倾角滑斜面的倾角30，在斜面上，在斜面上放置放置题型二电磁感应中的动力学问题题型二电磁感应中的动力学问题一矩形线框abcd，ab边的边长l11 m，bc边的边长l20.

11、6 m，线框的质量m1 kg，电阻R0.1 ，线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F10 N斜面上ef线(efgh)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场，磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙的Bt图象所示，时间t是从线框由静止开始运动时刻起计时的如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh线的距离x5.1 m，取g10 m/s2.求：第22页/共72页(1)线框进入磁场前的加速度；线框进入磁场前的加速度；(2)线框进入磁场时匀速运动的速度线框进入磁场时匀速运动的速度v；(3)线框整体进入磁场后，线框整体进入磁场后，ab边运动到边运动到gh线的过程中产生的线的过程中产生的焦

12、耳热焦耳热图936第23页/共72页审题提示审题提示第24页/共72页第25页/共72页第26页/共72页答案答案(1)5 m/s2(2)2 m/s(3)0.5 J第27页/共72页【变式跟踪变式跟踪2】 (2012广东卷广东卷，35)如图如图937所示，质所示，质量为量为M的导体棒的导体棒ab，垂直放在相距为，垂直放在相距为l的平行光滑金属的平行光滑金属导轨上导轨平面与水平面的夹角为导轨上导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应，并处于磁感应强度大小为强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中左侧是水平放置、间距为中左侧是水平放置、间距为d的平行金属板的

13、平行金属板R和和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻阻图937第28页/共72页(1)调节调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流求通过棒的电流I及棒的速率及棒的速率v.(2)改变改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电荷量为带电荷量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的通过，求此时的Rx.第29页/共72页图甲图甲第30页/共72页图乙图乙第31页/共72页1安培力的方向判断安培力的

14、方向判断借题发挥借题发挥第32页/共72页2两种状态处理两种状态处理(1)导体处于平衡态导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件列式分析处理方法：根据平衡条件列式分析(2)导体处于非平衡态导体处于非平衡态加速度不为零加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析系分析3解题步骤解题步骤(1)用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则确定感应用法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向电动势的大小和方向(2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小应用闭合电路

15、欧姆定律求出电路中的感应电流的大小(3)分析研究导体的受力情况，特别要注意安培力方向的确分析研究导体的受力情况，特别要注意安培力方向的确定定(4)列出动力学方程或平衡方程求解列出动力学方程或平衡方程求解第33页/共72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，寻找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过程中的临界状态(2)基本思路是：基本思路是：第34页/共72页【典例典例3】 如图如图938所示，两根所示，两根足够长、电阻不计、间距为足够长、电阻不计、间距为d的的光滑平行金属导轨，其所在平面光滑平行金属导轨，其

16、所在平面与水平面夹角为与水平面夹角为，导轨平面内，导轨平面内的矩形区域的矩形区域abcd内存在有界匀强内存在有界匀强磁场，磁场， 磁感应强度大小为磁感应强度大小为B、方、方向垂直于斜面向上，向垂直于斜面向上，ab与与cd之间之间相距为相距为L，金，金题型三电磁感应中的能量问题题型三电磁感应中的能量问题图938属杆甲、乙的阻值相同，质量均为m.甲杆在磁场区域的上边界ab处，乙杆在甲杆上方与甲相距L处，第35页/共72页甲、乙两杆都与导轨垂直且接触良好由静止释放两杆甲、乙两杆都与导轨垂直且接触良好由静止释放两杆的同时，在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导轨的外力的同时，在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导

17、轨的外力F，使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运，使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运动，加速度大小动，加速度大小a2gsin ，甲离开磁场时撤去，甲离开磁场时撤去F，乙杆，乙杆进入磁场后恰好做匀速运动，然后离开磁场进入磁场后恰好做匀速运动，然后离开磁场(1)求每根金属杆的电阻求每根金属杆的电阻R是多大？是多大？(2)从释放金属杆开始计时，求外力从释放金属杆开始计时，求外力F随时间随时间t的变化关系的变化关系式，并说明式，并说明F的方向的方向(3)若整个过程中，乙金属杆共产生热量若整个过程中，乙金属杆共产生热量Q，求外力，求外力F对对甲金属杆做的功甲金属杆做的功W是多少？是多少

18、？第36页/共72页审题提示审题提示第37页/共72页第38页/共72页第39页/共72页第40页/共72页【变式跟踪变式跟踪3】 (多选多选)如图如图939所示，足够长的光滑斜所示，足够长的光滑斜面上中间虚线区域内有一垂面上中间虚线区域内有一垂直于斜面向上的匀强磁场，直于斜面向上的匀强磁场，一正方形线框从斜面底端以一正方形线框从斜面底端以一定初速度上滑，线框越过一定初速度上滑，线框越过虚线进入磁场，最后又回到虚线进入磁场，最后又回到斜面底端，则下列说法中正斜面底端，则下列说法中正确的是确的是 ()图939第41页/共72页A上滑过程线框中产生的焦耳热等于下滑过程线框中产生上滑过程线框中产生的

19、焦耳热等于下滑过程线框中产生的焦耳热的焦耳热B上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生上滑过程线框中产生的焦耳热大于下滑过程线框中产生的焦耳热的焦耳热C上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中上滑过程线框克服重力做功的平均功率等于下滑过程中重力的平均功率重力的平均功率D上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中上滑过程线框克服重力做功的平均功率大于下滑过程中重力的平均功率重力的平均功率第42页/共72页答案答案BD第43页/共72页1能量转化及焦耳热的求法能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化能量转化借题发挥借题发挥(2)求解焦耳热Q的几种方法第44页/共72页2用能量观

20、点解答电磁感应问题的一般步骤用能量观点解答电磁感应问题的一般步骤第45页/共72页模型特点模型特点 “杆导轨杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的模型是电磁感应问题高考命题的“基基本道具本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难综合性强，物理情景变化空间大，是我们复习中的难点点“杆导轨杆导轨”模型又分为模型又分为“单杆单杆”型和型和“双杆双杆”型型(“单杆单杆”型为重点型为重点)；导轨放置方式可分为水平、竖直；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速、匀变速、非匀变速和倾斜；杆的运动状态

21、可分为匀速、匀变速、非匀变速运动等运动等物理建模物理建模7 电磁感应中的电磁感应中的“杆杆+导轨导轨”模型模型第46页/共72页.单杆水平式单杆水平式(如典例如典例1)物理物理模型模型动态动态分析分析收尾收尾状态状态运动形式运动形式匀速直线运动匀速直线运动力学特征力学特征a0v恒定不变恒定不变电学特征电学特征I恒定恒定第47页/共72页.单杆倾斜式单杆倾斜式(如典例如典例2)物理物理模型模型动态动态分析分析收尾收尾状态状态运动形式运动形式匀速直线运动匀速直线运动力学特征力学特征电学特征电学特征I恒定恒定第48页/共72页建模指导建模指导解决电磁感应中综合问题的一般思路是解决电磁感应中综合问题的

22、一般思路是“先电后力再能先电后力再能量量”分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力第49页/共72页根据力和运动的关系，判断出正确根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型及能量转化关系的运动模型及能量转化关系第50页/共72页(2012天津卷天津卷，11)如图如图9310所示，所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距水平面内，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

23、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放放置在导轨上，置在导轨上，典例1图9310整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力第51页/共72页前后回路中产生的焦耳热之比前后回路中产生的焦耳热之比Q1 Q22 1.导轨足够长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轨保持良好接触求(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻棒在

24、匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量的电荷量q；(2)撤撤去外力后回路中产生的焦耳热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52页/共72页第53页/共72页(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1 Q22 1，可得可得Q13.6 J在棒运动的整个过程中，由功能关系可知在棒运动的整个过程中，由功能关系可知WFQ1Q2由由式得式得WF5.4 J.答案答案(1)4.5 C(2)1.8 J(3)5.4 J第54页/共72页(多选多选)(2012山东卷山东卷，20)如图如图9311所示，相距为所示，相距为L的两条足够长

25、的光滑的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为平行金属导轨与水平面的夹角为，上，上端接有定值电阻端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为轨平面，磁感应强度为B.将质量为将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到的导体棒由静止释放，当速度达到v时时开始匀速运动，开始匀速运动，典例2图9311此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是 ()第55页/共72页第56页/共72页答案答案AC第57页/共72页一、电磁感应中的电路

26、问题一、电磁感应中的电路问题1(单选单选)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是两点间的电势差绝对值最大的是 ()第58页/共72页第59页/共72页答案答案B第60页/共72页2(单选单选)两根平行的长直金属导轨，其电阻两根平行的长直

27、金属导轨，其电阻不计，导线不计，导线ab、cd跨在导轨上且与导轨跨在导轨上且与导轨接触良好，如图接触良好，如图9312所示，所示，ab的电的电阻大于阻大于cd的电阻，当的电阻，当cd在外力在外力F1(大小大小)的的作用下，匀速向右运动时，作用下，匀速向右运动时，ab在外力在外力F2(大小大小)的作用下保持静止，那么在不计的作用下保持静止，那么在不计摩擦力的情况下摩擦力的情况下(Uab、Ucd是导线与导轨是导线与导轨接触间的电势差接触间的电势差) ()图9312AF1F2，UabUcd BF1Ucd DF1F2，UabUcd第61页/共72页解析解析通过两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状通过

28、两导线电流强度一样，两导线都处于平衡状态，则态，则F1BIL，F2BIL，所以，所以F1F2，A、B错误；错误；UabIRab，这里，这里cd导线相当于电源，所以导线相当于电源，所以Ucd是路端电是路端电压，压，UcdIRab即即UabUcd.答案答案D第62页/共72页二、电磁感应中的动力学问题二、电磁感应中的动力学问题3(多选多选)如图如图9313所示，两光滑所示，两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中，平行导轨水平放置在匀强磁场中，磁场垂直导轨所在平面，金属棒磁场垂直导轨所在平面，金属棒ab可沿导轨自由滑动，导轨一端连接可沿导轨自由滑动，导轨一端连接一个定值电阻一个定值电阻R，金属棒和导轨电，金属棒和导轨电阻不计阻不计图9313现将金属棒沿导轨由静止向右拉，若保持拉力F恒定，经时间t1后速度为v，加速度为a1，最终以速度2v做匀速运动；若保持拉力的功率P恒定，棒由静止经时间t2后速度为v，加速度为a2，最终也以