【三维设计】高考物理一轮复习 第九章 第3单元 电磁感应规律的综合应用课件 新人教（安徽 北京专）

理知识第九章提能力第3单元明考向课堂考题领悟课下综合提升

[思维启动]法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图9－3－1所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直图9－3－1地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v，方向水平，金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两金属板上。忽略边缘效应。则：(1)该发电装置的电动势E＝________；(2)通过电阻R的电流强度I＝________；(3)电阻R消耗的电功率P＝________。2．问题归类(1)以部分电路欧姆定律为中心，包括六个基本物理量(电压、电流、电阻、电功、电功率、电热)，三条定律(部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)，以及若干基本规律(串、并联电路特点等)。(2)以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电动势概念，闭合

电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化。3．常见的一些分析误区(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向。因产生感应电动势那部分电路为电源部分，故该部分电路中的电流应为电源内部的电流，而外电路中的电流方向仍是从高电势到低电势。(2)应用欧姆定律分析求解电路时，没有注意等效电源的内阻对电路的影响。(3)对连接在电路中电表的读数不能正确进行分析，特别是并联在等效电源两端的电压表，其示数应该是路端电压，而不是等效电源的电动势。

[应用升级]1.用均匀导线做成的正方形线框边长为

0.2m，正方形的一半放在垂直于纸面

向里的匀强磁场中，如图9－3－2所示。

在磁场以10T/s的变化率增强时，线框中图9－3－2a、b两点间的电势差是(

)A．Uab＝0.1V

B．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2V

D．Uab＝－0.2V答案：B[思维启动动]圆形导线线框固定定在匀强强磁场中中，磁感感线的方方向与导导线框所所在平面面垂直。。规定磁磁场的正正方向垂垂直纸面面向里，，磁感应应强度B随时间变变化的规规律如图图9－3－3所示。若若规定顺顺时针方方向为感感应电流流i的正方向向，请画画出i－t图像。图9－3－3(2)分析电磁磁感应的的具体过过程。(3)用右手定定则或楞楞次定律律确定方方向对应应关系。。(4)结合法拉拉第电磁磁感应定定律、欧欧姆定律律、牛顿顿定律等等规律写出函数数关系式式。(5)根据函数数关系式式，进行行数学分分析，如如分析斜斜率的变变化、截距等。。(6)画图像或或判断图图像。[应用升级级]2.如图9－3－4所示，一一闭合直直角三角形线框框以速度度v匀速穿过过匀强磁磁场区域。。从BC边进入磁磁场区开开始图图9－3－4计时，到到A点离开磁磁场区为为止的过过程中，，线框内内感应电流的情情况(以逆时针针方向为为电流的的正方向向)是图9－3－5中的()图9－3－5解析：BC边刚进入入磁场时时，产生生的感应应电动势势最大，，由右手手定则可可判定电电流方向向为逆时时针方向向，是正正值，随随线框进进入磁场场，有效效长度l逐渐减小小，由E＝Blv得电动动势均均匀减减小，，即电电流均均匀减减小；；当线线框刚刚出磁磁场时时，切切割磁磁感线线的有有效长长度l最大，，故电电流最最大，，且为为顺时时针方方向，，是负负值，，此后后电流流均匀匀减小小，故故只有有A图像符符合要要求。。答案：：A[思维启启动](1)安培力力做功功时对对应什什么形形式的的能量量发生生转化化？(2)安培力力对导导体棒棒的运运动是是动力力还是是阻力力？提示：：(1)安培力力做正正功时时，电电能转转化为为其他他形式式的能能，克克服安安培力力做功功时其其他形形式的的能转转化为为电能能。(2)通常情情况下下导体体棒由由于通通电而而运动动时，，安培培力是是动力力；如如果是是由于于导体体棒的的运动动而产产生感感应电电流，，那么么磁场场对导导体棒棒的安安培力力是阻阻力。。[知识联联动]1．导体体两种种状态态及处处理方方法(1)导体的的平衡衡态——静止或或匀速速直线线运动动状态态。处理方方法：：根据据平衡衡条件件合外外力等等于零零列式式分析析。(2)导体的的非平平衡态态——加速度度不为为零。。处理方方法：：根据据牛顿顿第二二定律律进行行动态态分析析或结结合功能关关系分分析。。2．电磁磁感应应问题题中两两大研研究对对象及及其相相互制制约关关系3．电磁磁感应应中的的能量量转化化导体切切割磁磁感线线或磁磁通量量发生生变化化，在在回路路中产产生感感应电电流，，这个个过程程中机机械能能或其其他形形式的的能转转化为为电能能。具具有感感应电电流的的导体体在磁磁场中中受安安培力力作用用或通通过电电阻发发热，，又可可使电电能转转化为为机械械能或或内能能。因因此，，电磁磁感应应过程程中总总是伴伴随着着能量量的转转化。。[应用升级]3.如图9－3－6所示，ab和cd是位于水平面内的平平行金属轨轨道，轨道道间距为l，其电阻可可忽略不计计。ac之间连接一阻值为R的电阻，ef为一垂直于于ab图9－3－6和cd的金属杆，，它与ab和cd接触良好并并可沿轨道道方向无摩擦地滑动动，其电阻阻可忽略。。整个装置置处在匀强强磁场中，，磁场方向垂垂直于图中中纸面向里里，磁感应应强度为B。当施外力使杆ef以速度v向右匀速运运动时，杆杆ef所受的安培培力为()答案：A[典题例析][例1]如图9－3－7所示，在竖竖直方向的磁感应强强度为B的匀强磁场场中，金属属框架ABCD固定在水平平面内，AB与CD平行且足够够长，BC与CD夹角θ(θ<90°)，图图9－3－7光滑导体棒棒EF(垂直于CD)在外力作用用下以垂直直于自身的的速度v向右匀速运运动，框架架中的BC部分与导体体棒单位长长度的电阻阻均为R，AB与CD的电阻不计计。导体棒棒在滑动过过程中始终终保持与导轨轨良好接触触，经过C点瞬间作为为计时起点点，图9－3－8中关于电路路中电流大大小I与时间t、消耗的电电功率P与导体棒水水平移动的的距离x变化规律的的图像中正正确的是()图9－3－8A.①③B.②④④ C.①①④ D.②③[审题指导]解答本题时时应注意以以下三个方方面：(1)导体棒在BC上运动时回回路中的电电阻值和切切割磁感线的有有效长度均均是变化的的。(2)推导I和P的表达式，，再做出判判断。[答案]C[拓展训练练]1.如图9－3－9所示，一一有界区区域内，，存在着磁磁感应强强度大小小均为B，方向分别垂直直于光滑滑水平桌桌面向下下和向上上的匀强磁磁场，磁磁场宽度度均为L，边长为L的正方形形线框abcd的bc边紧靠磁磁图图9－3－9场边缘置置于桌面面上。使使线框从从静止开开始沿x轴正方向向匀加速通过磁磁场区域域，若以以逆时针针方向为为电流的的正方向向，能反映线框框中感应应电流变变化规律律的是图图9－3－10中的()图9－3－10A.①③③ B.②④C.①①④D.②③③答案：A[知识检索索]电磁感应应电路问问题几点点注意(1)产生感应应电动势势的导体体相当于于一个电电源，感感应电动动势等效于电电源电动动势，产产生感应应电动势势的导体体的电阻阻等效于于电源的的内阻。。(2)产生感应应电动势势的导体体跟用电电器连接接，可以以对用电电器供电，由由闭合电电路欧姆姆定律求求解各种种问题。。(3)产生感应应电动势势的导体体跟电容容器连接接时，可可对电容容器充电，稳稳定后，，电容器器相当于于断路，，其所带带电量可可用公式式Q＝CU来计算。。(4)解决电磁磁感应中中的电路路问题，，可以根根据题意意画出等等效电路，使使复杂电电路更简简明。[典题例析析][例2]如图9－3－11甲所示，，水平放放置的两两根平行行金属导导轨，间间距L＝0.3m。导轨左左端连接接R＝0.6ΩΩ的电阻。。区域abcd内存在垂垂直于导导轨平面面的B＝0.6T的匀强磁磁场，磁磁场区域域宽D＝0.2m。细金属属棒A1和A2用长为2D＝0.4m的轻质绝绝缘杆连连接，放放置在导导轨平面面上，并并与导轨轨垂直，，每根金金属棒在在导轨间间的电阻阻均为r＝0.3ΩΩ，导轨电电阻不计计，使金金属棒以以恒定速速度v＝1.0m/s沿导轨向向右穿越越磁场，，计算从从金属棒棒A1进入磁场场(t＝0)到A2离开磁场场的时间间内，不不同时间间段通过过电阻R的电流，，并在图图乙中画画出。图9－3－11[审题指导导]解本题时，应应把握以下三三点：(1)搞清不同阶段段A1、A2谁是电源。(2)画出不同阶段段的等效电路路图。(3)用闭合电路的的欧姆定律知知识分析。故0～0.2s内I＝0.12A0．2s～0.4s内I＝00．4s～0.6s内I＝0.12AI与t关系如图所示示[答案]见解析[知识检索]巧解电磁感应应中力、电、、能等综合问问题(1)认真审题，弄弄清题目给出出的情景和运运动过程的关关键状态。(2)明确等效电源源，画出等效效电路，进行行电路的分析析并列式。(3)确定研究对象象进行受力分分析，画出受受力示意图。。(4)写出安培力的的表达式，抓抓住关键状态态列出牛顿运运动定律的表达式。(5)确定研究过程程，明确安培培力做功与电电路中电能的的转化关系，列出功能能关系的表达达式。(6)联立方程式进进行求解。[答案](1)8.8m/s2(2)0.44J1．(2011··江苏高考)如图9－3－14所示，固定的水平长长直导线中通通有电流I，矩形线框与导导线在同一竖竖直平面内，，图9－3－14且一边与导线线平行。线框框由静止释放放，在下落过过程中()A．穿过线框的的磁通量保持持不变B．线框中感应应电流方向保保持不变C．线框所受安安培力的合力力为零D．线框的机械械能不断增大大解析：当线框由静止止向下运动时时，穿过线框框的磁通量逐逐渐减小，根根据楞次定律律可得产生的的感应电流的的方向为顺时时针且方向不不发生变化，，A错误，B正确；因线框框上下两边所所在处的磁场场强弱不同，，线框所受的的安培力的合合力一定不为为零，C错误；整个线线框所受的安安培力的合力力竖直向上，，对线框做负负功，线框的的机械能减小小，D错误。答案：B2．(2011··海南高考)如图9－3－15，EOF和E′O′F′为空间一匀强强磁场的边界，其中中EO∥E′O′，FO∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平平分线线，OO′间的距距离为为l；磁图图9－3－15场方向向垂直直于纸纸面向向里。。一边边长为为l的正方方形导导线框框沿O′O方向匀匀速通通过磁磁场，，t＝0时刻恰恰好位位于图图示位位置。。规定导导线框框中感感应电电流沿沿逆时时针方方向时时为正正，则则感应应电流i与时间间t的关系系图线线可能能正确确的是是()图9－3－16答案：：B3.(2012·淮南质质检)如图9－3－17所示电电路，，两根光光滑金金属导导轨，，平行行放置置在倾倾角为为θ的斜面面上，，导轨轨下端端接有有电阻阻R，导轨轨电阻不不计，，斜面面处在在竖直直向上上的匀匀强磁磁图图9－3－17场中，，电阻阻可略略去不不计的的金属属棒ab质量为为m，受到到沿斜斜面向上上且与与金属属棒垂垂直的的恒力力F的作用用，金金属棒棒沿导导轨匀速下下滑，，则它它在下下滑高高度h的过程程中，，以下下说法法正确确的是()A．作用用在金金属棒棒上各各力的的合力力做正正功B．重力力做的的功等等于系系统产产生的的电能能C．金属属棒克克服安安培力力做的的功等等于电电阻R上产生生的焦焦耳热热D．金属属棒克克服恒恒力F做的功功等于于电阻阻R上产生生的焦焦耳热热解析：：根据动动能定定理，，合力力做的的功等等于动动能的的增量量，故故A错；重重力做做的功功等于于重力力势能能的减减少，，重力力做的的功等等于克克服F所做的的功与与产生生的电电能之之和，，而克克服安安培力力做的的功等等于电电阻R上产生生的焦焦耳热热，所所以B、D错，C对。答案：：C4.(2010·天津高高