走向高考高考物理总复习第九章第讲电磁感应中的综合应用课件

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，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a＝0，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θ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)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IRR＝IbRb①Ia＝IR＋Ib②(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v1＝v2＝v④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E＝BLv⑤(3欠)由题部知导词体棒a沿斜发面向道上运谦动时政，所浑受拉由力F＝IaLB＋magsi桥nθ[总结箱评述]本题确属于偏法拉怨第电老磁感割应定删律与粪电路雾和力暖学问等题的韵综合小，物低体运丽动过萄程分俊析比撇较复拌杂，臭解答让这类仍问题领的关吃键在积于对泉物体像进行纯正确求的受躺力分陈析和粮运动梯过程绵分析蕉，属缩慧于难垮题．(2趴01辞0·安徽槐理综)如图突所示乐，水做平地拨面上株方矩饿形区平域内祝存在责垂直响纸面始向里坑的匀据强磁缸场，铜两个芦边长漫相等对的单世匝闭绪合正食方形油线圈Ⅰ和Ⅱ，分姜别用满相同绣材料率、不怒同粗蜻细的岔导线衰绕制(Ⅰ为细里导线)．两陈线圈兽在距绕磁场识上界爽面h高处透由静皇止开辽始自哄由下吨落，回再进抗入磁爱场，手最后宏落到悦地面袋．运手动过稀程中些，线雀圈平荷面始盾终保念持在亮竖直扫平面焦内且笋下边炒缘平勾行于缸磁场岔上边砖界．等设线湾圈Ⅰ、Ⅱ落地居时的香速度盏大小判分别傅为v1、v2，在临磁场贿中运元动时夏产生脂的热帆量分然别为Q1、Q2.不计亮空气秆阻力慰，则()A．v1<v2，Q1<Q2B．v1＝v2，Q1＝Q2C．v1<v2，Q1>Q2D．v1＝v2，Q1<Q2[答案]D[解析]本题沈考查有电磁今感应央的综选合问殖题，餐解题存关键椅是弄锈清楚涉两线悔框的渗加速向度和胳速度首变化眼．两线礼框进议入磁做场时倡的速贸度v相同绕，根捞据法冲拉第般电磁袜感应令定律载和牛纲顿第废二定恰律得鸟线框拼的加怖速度即线恰框刚馒进入瓜磁场醉的加话速度旅相同标，则树其后伯线框基在任域一时潜刻的祸速度劈燕、加昨速度吨均相哀同，锈因此兼落地其速度设相同共，即v1＝v2.命题座规律根据填物体顾所受痕的力要，分言析运沿动状遍态，夜确定洪某时规刻的书速度享或加缺速度蓄、最蚂终速弹度等恭物理殖量．[考例2]水平狱面上宝两根洪足够坏长的伟金属粱导轨杀平行欢固定恼放置掌，间袭距为L，一瓶端通浅过导奋线与太阻值女为R的电忽阻连辆接；站导轨弯上放曲一质道量为m的金砖属杆纳，如高图甲群所示求；金彩属杆轧与导属轨的肚电阻矛忽略测不计聪，匀职强磁嫩场竖绳直向童下．错用与污导轨灶平行厉的恒浊定拉丑力F作用逼在金沫属杆讨上，肥杆最和终将周做匀罢速运使动．屡当改于变拉板力的新大小贼时，值相对常应的艰匀速鞋运动剖的速根度v也会利变化杨，v和F的关援系如欣图乙视．(重力茄加速至度g取10密m/小s2)(1狠)金属音杆在揉匀速暗运动莲之前冰做什豆么运牺动？(2闹)若m＝0.搁5k棕g，L＝0.溜5m，R＝0.区5Ω，磁荡感应储强度B为多盒大？(3浓)由v－F图线是的截谎距可档求得洗什么页物理乞量？门其值酱为多源少？[解析](1自)加速筝度越紫来越歼小的循加速射直线无运动∴可以颤求出参金属辨杆所忠受到寨的阻答力f，代炊入数饺据可淡得：f＝2N[答案](1听)加速且度越守来越努小的晨加速浮直线捎运动(2捎)1暗T(3服)阻力f,2N[总结糊评述]杆最浮终匀少速运臭动时绕，外贩力必撤然与目安培川力相罩等，民而没挠有达侧到匀锡速之洁前，干安培贸力随如电流净的增刃大而叨增大材，因袭而合耳力越渡来越姐小，拿所以搜加速叨度也畏越来咏越小国．本食题易侵出错庸的地酷方是芒不能蚂把直袜线方乒程和马图线显的数技据相颈结合盖综合留解决填问题使，正征确的器解题疲思路撑是当绕导体周棒匀阶速时下，合瞒力为嫁零，棚而金百属杆商受拉庆力、警安培测力和音阻力谋作用膏，利龄用平同衡关乘系，暖可以止建立洗直线时方程魔，通租过图开线的漫数据肺，就级可以捐解决利问题享．(2永01哈0·江苏舅物理)如图桥所示激，两重足够岔长的辽光滑留金属捏导轨冈竖直口放置哈，相誉距为L，一努理想待电流叛表与俘两导轿轨相耻连，孩匀强打磁场狐与导那轨平马面垂泄直．讽一质税量为m、有好效电糠阻为R的导关体棒伞在距磁场赔上边伤界h处静负止释怖放．针导体泪棒进掩入磁群场后飘，流比经电卡流表检的电阴流逐驻渐减合小，遭最终箱稳定堪为I.整个碌运动扇过程魂中，配导体眉棒与尝导轨絮接触住良好压，且炒始终误保持筒水平前，不散计导震轨的殃电阻依．求想：(1段)磁感芽应强是度的折大小B；(2甜)电流吵稳定郊后，判导体移棒运孔动速忠度的赔大小v；(3繁)流经答电流犯表电旨流的各最大节值Im.[解析](1扎)电流虏稳定私后，研导体炎棒做逃匀速是运动洪，BI虑L＝mg①(3坛)由题岂意知妄，导细体棒奸刚进勒入磁想场时惭的速劝度最贞大，闷设为vm命题摄规律根据坛能量撒守恒厕定律血，确漆定焦娘耳热蚀或其乒他力草所做也的功冲．[考例3](2欲01落0·天津肌理综)如图紫所示存，质捷量m1＝0.满1博kg，电兼阻R1＝0.员3蓄Ω，长吸度l＝0.那4秩m的导蓄体棒ab横放刻在U型金养属框造架上轨．框愧架质赴量m2＝0.个2臂kg，放颤在绝锦缘水车平面辉上，只与水拘平面雕间的田动摩岂擦因单数μ＝0.穗2.相距0.醋4销m的MM′、NN′相互端平行滥，电直阻不洞计且仿足够年长．骗电阻R2＝0.扯1波Ω的MN垂直段于MM′.整个舒装置稼处于祝竖直饶向上蝇的匀某强磁盐场中茅，磁菜感应姿强度B＝0.尊5区T．垂邀直于ab施加F＝2端N的水定平恒貌力，ab从静匙止开犬始无就摩擦丢地运明动，翁始终乞与MM′、NN′保持语良好创接触吓．当ab运动勒到某蓄处时氏，框罚架开袍始运址动．周设框嘉架与豆水平更面间霉最大妇静摩弊擦力猎等于延滑动盟摩擦固力，g取10住m生/s2.(1敬)求框竞架开钢始运括动时ab速度v的大曲小；(2训)从ab开始平运动堪到框列架开密始运校动的松过程架中，MN上产粥生的宾热量Q＝0.番1触J，求浙该过茧程ab位移x的大吗小．[解析](1携)ab对框躲架的蜘压力F1＝m1g①框架锋受水哭平面搞的支器持力FN＝m2g＋F1②依题损意，丹最大梳静摩士擦力丸等于芒滑动屠摩擦鱼力，贵则框阅架受瓶到最园大静华摩擦化力F2＝μFN③ab中的泉感应湿电动毙势E＝Blv④MN中电磁流MN受到墨的安恰培力F安＝Il阁B⑥框架胳开始蛇运动肥时F安＝F2⑦由上献述各挺式代刺入数酬据解乎得v＝6m/凳s⑧(2也)闭合云回路饭中产去生的照总热坦量[答案](1壮)6降m/奔s(2裳)1押.1芦m[总结挽评述]本题队是电梅磁感撞应和曲力学腹的综饺合问魔题，糠考查驼的知浑识点痕有安洲培力素、摩编擦力背、力录的平屿衡、且电磁都感应舒、动趁能定咏理、太电热碌及电含路等馆．第(1叶)问中最平衡固条件直的应宣用．高第(2防)问中不动能委定理滤的应亭用，要是解牌题的乘两个烂突破诉点．(2继01性0·山东效青岛)相距咸为l＝1m的光赔滑平柔行金股属导其轨水威平放怀置，健一部趋分处剑在垂尤直于渠导轨总平面抛的匀尼强磁哲场中海