高考物理总复习_第九章_第3讲_电磁感应中的综合应用课件

1、温故自查通过导体的感应电流在中将受到安培力作用，电磁感应往往和力学问题结合在一起解决这类问题需要综合应用电磁感应规律(法拉第电磁感应定律、 )及力学中的有关规律(、动能定理等)磁场楞次定律牛顿定律考点精析1解决电磁感应中的力学问题的方法(1)选择研究对象，即是哪一根导体棒或哪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2明确两大研究对象及其之间相互制约的关系(3)动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，

2、要抓好受力分析和运动情况的动态分析导体在拉力作用下运动，切割磁感线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，周而复始地循环当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态此时a0，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动(4)两种状态的处理：当导体处于平衡态静止状态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析当导体处于非平衡态变速运动时，处理的途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析.温故自查产生感应电流的过程，就是能量转化的过程电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安 的作用，因此，要维持的存在，必须有“外力”克

3、服安培力做功，此过程中，其他形式的能量转化为 ，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能量安培力做功的过程，是 转化为其他形式能的过程安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能感应电流电能电能培力 考点精析 1电磁感应过程往往涉及多种能量的转化 如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减少，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在R上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能若导轨足够长，棒最终达稳定状态匀速运动时，重力势能的减小则完全用来克服安培力做功转化为感应电流的电能因此，从功和能的观点入手，分析清楚

4、电磁感应过程中能量转化的关系，是解决电磁感应中能量问题的重要途径之一2安培力的功和电能变化的特定对应关系“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能同理，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能3解决此类问题的步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向(2)画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系和稳定状态时受力特点及功率关系列方程，联立求解命题规律根据法拉第电磁感应定律或部分导体切割磁感线产生感应电动势(相当于电源)，确定电路连接，画

5、出电路图，求出相应的电流、电功等物理量考例1(2010福建理综)如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计求 (1

6、)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度Ia与定值电阻R中的电流强度IR之比；(2)a棒质量ma；(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F.解析(1)a棒沿导轨向上运动时a棒、b棒及电阻R中的电流分别为Ia、Ib、IR，有IRRIbRbIaIRIb(2)由于a棒在PQ上方滑动过程中机械能守恒，因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1，与在磁场中向下滑动的速度大小 v2相等，即v1v2v设磁场的磁感应强度为B，导体棒长为L.a棒在磁场中运动时产生的感应电动势为EBLv(3)由题知导体棒a沿斜面向上运动时，所受拉力FIaLBmagsin总结评述本题属于法拉第电磁感应定律与电路和力

7、学问题的综合，物体运动过程分析比较复杂，解答这类问题的关键在于对物体进行正确的受力分析和运动过程分析，属于难题(2010安徽理综)如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线)两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则()Av1v2，Q1Q2Bv1v2，Q1Q2Cv1Q2 Dv1v2，Q1Q2答案D解析本题考查

8、电磁感应的综合问题，解题关键是弄清楚两线框的加速度和速度变化两线框进入磁场时的速度v相同，根据法拉第电磁感应定律和牛顿第二定律得线框的加速度即线框刚进入磁场的加速度相同，则其后线框在任一时刻的速度、加速度均相同，因此落地速度相同，即v1v2.命题规律根据物体所受的力，分析运动状态，确定某时刻的速度或加速度、最终速度等物理量考例2水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆，如图甲所示；金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度

9、v也会变化，v和F的关系如图乙(重力加速度g取10m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若m0.5kg，L0.5m，R0.5，磁感应强度B为多大？(3)由vF图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？解析(1)加速度越来越小的加速直线运动可以求出金属杆所受到的阻力f，代入数据可得：f2N答案(1)加速度越来越小的加速直线运动(2)1T(3)阻力f,2N总结评述杆最终匀速运动时，外力必然与安培力相等，而没有达到匀速之前，安培力随电流的增大而增大，因而合力越来越小，所以加速度也越来越小本题易出错的地方是不能把直线方程和图线的数据相结合综合解决问题，正确的解题思路是当导体棒匀速时，合力

10、为零，而金属杆受拉力、安培力和阻力作用，利用平衡关系，可以建立直线方程，通过图线的数据，就可以解决问题(2010江苏物理)如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻求：(1)磁感应强度的大小B；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；(3)流经电流表电流的最大值Im.解析(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，BILmg(3)由题意知，导体棒刚进入磁场时的速

11、度最大，设为vm命题规律根据能量守恒定律，确定焦耳热或其他力所做的功考例3(2010天津理综)如图所示，质量m10.1 kg，电阻R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2.相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长电阻R20.1 的MN垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.(1)

12、求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1 J，求该过程ab位移x的大小解析(1)ab对框架的压力F1m1g框架受水平面的支持力FNm2gF1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力F2FNab中的感应电动势EBlvMN中电流MN受到的安培力F安IlB框架开始运动时F安F2由上述各式代入数据解得v6 m/s(2)闭合回路中产生的总热量答案(1)6m/s(2)1.1m总结评述本题是电磁感应和力学的综合问题，考查的知识点有安培力、摩擦力、力的平衡、电磁感应、动能定理、电热及电路等第(1)问中平衡条件的应用第(2)问中动能定理的应用，是解题的两个突破点(2010山东青岛)相距为l1m的光滑平行金属导轨水平放置，一部分处在垂直于导轨平面的匀强磁场中，OO是磁场的边界，磁感应强度为B0.5T，导轨左端接有定值电阻R0.5，导轨电阻忽略不计，在磁场边界OO处垂直于导轨放置一根质量为m1kg、电阻也为0.5的金属杆ab.(1)若ab杆在恒力F2N的作用下，从OO边界由静止开始向右运动，通过x1m的距离到