高中物理粵教版2023选择性必修第二册 第二章 电磁感应-电磁感应单元复习课课件(共36张PPT)

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高二—粤教版—物理—第二单元

电磁感应单元复习课

基础知识回顾

一、电磁感应相关知识

（一）法拉第电磁感应定律

1.产生感应电流（电动势）的条件

2.感应电流（电动势）的“方向”

3.感生、动生电动势的大小

4.自感与互感现象的理解与应用

基础知识回顾

一、电磁感应相关知识

2.感应电流（电动势）的“方向”——楞次定律

（1）感应磁场的效果：（2）安培力的效果：

基础知识回顾

一、电磁感应相关知识

2.感应电流（电动势）的“方向”——楞次定律

（3）右手定则（感应电动势的“方向”）

基础知识回顾

一、电磁感应相关知识

3.（1）感生电动势的大小；（2）动生电动势的大小

单杆平动切割：

单杆定点旋转：

线框定轴转动：交变电流

基础知识回顾

一、电磁感应相关知识

（一）法拉第电磁感应定律

1.产生感应电流（电动势）的条件

2.感应电流（电动势）的“方向”

3.感生、动生电动势的大小

4.自感与互感现象的理解与应用

（二）电磁感应定律的应用

1.电路问题分析

2.动力学问题分析

3.能量问题分析

二、电磁感应定律的应用——电路分析

【例题1】如图所示，一个有三条边的正方形水平固定导线框PMNQ和半径为a的半圆环构成一个闭合回路，已知半圆环中磁感应强度随时间按变化，磁场方向垂直纸面向里，导线框和半圆环单位长度的电阻均为r，求：

(1)QN两点电势差的大小；

(2)整个电路中产生的热功率。

二、电磁感应定律的应用——电路分析

【例题1】如图所示，一个有三条边的正方形水平固定导线框PMNQ和半径为a的半圆环构成一个闭合回路，已知半圆环中磁感应强度随时间按变化，磁场方向垂直纸面向里，导线框和半圆环单位长度的电阻均为r，求：

(1)QN两点电势差的大小；

(2)整个电路中产生的热功率。

【解题思路】

电路分析：

（1）电源大小和正负极？

（2）电源内阻？

（3）外电路电阻？

（4）电流？

二、电磁感应定律的应用——电路分析

【例题1】如图所示，一个有三条边的正方形水平固定导线框PMNQ和半径为a的半圆环构成一个闭合回路，已知半圆环中磁感应强度随时间按变化，磁场方向垂直纸面向里，导线框和半圆环单位长度的电阻均为r，求：

(1)QN两点电势差的大小；

(2)整个电路中产生的热功率。

【解析】

（1）QN间的电势差大小为

（2)根据功率公式

【总结】电路分析框架图

判断：感生电动势\动生电动势

电源正负极——楞次定律

电源电动势大小——电磁感应定律

电源内阻r

外电路总电阻R

路端电压

电功率

电荷量

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（1）刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；

【解题思路】

（1）电路分析

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（1）刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；

【解题思路】

（2）受力分析

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（1）刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；

【解析】

（1）刚释放重锤瞬间，以重锤为对象，根据牛顿第二定律得

以金属棒为对象，根据牛顿第二定律得

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（2）重锤的最大速度v；

【解题思路】

（3）运动分析

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（2）重锤的最大速度v；

【解题思路】

（3）运动分析

加速F安aa=0时，速度达到最大

【解析】以金属棒为对象，根据平衡量条件得

三、电磁感应定律的应用——动力学问题分析

四、电磁感应定律的应用——能量问题分析

【总结】

1、电磁感应中的能量转化

2、求解焦耳热Q的三种方法

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（3）重锤下降h=20m时，其速度已经达到最大速度v，求这个过程中通过电阻R的电荷量q和电阻R上产生的焦耳热Q。

【解析】重锤下降h=20m时，其速度已经达到最大速度v，根据能量守恒定律得

电阻R上产生的焦耳热

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

【例题2】如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨倾角θ=37°，底端接一阻值为R=1Ω的电阻，质量m=1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量M=3kg的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻r=1Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数μ=0.5，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B=2T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，现将重锤由静止释放．求：

（3）重锤下降h=20m时，其速度已经达到最大速度v，求这个过程中通过电阻R的电荷量q和电阻R上产生的焦耳热Q。

【解析】

重锤下降h=20m时，这个过程中通过电阻R的电荷量

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

【解题思路】

（1）电路分析+受力分析

cd棒动不动？

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（1）若ab棒以ω0=12rad/s逆时针匀速转动，则流过ab棒的电流方向和ab棒两端的电压；

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（1）若ab棒以ω0=12rad/s逆时针匀速转动，则流过ab棒的电流方向和ab棒两端的电压；

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

【解题思路】

（2）分类讨论/临界状态

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（2）要使金属棒与导轨保持相对静止，则ab棒转动的角速度应满足什么条件？

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（2）要使金属棒与导轨保持相对静止，则ab棒转动的角速度应满足什么条件？

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（3）若ab棒以ω3=31rad/s顺时针匀速转动，当cd棒匀速时，cd棒的位移为x=16m，求：

①cd棒匀速的速度大小

②从静止到匀速，安培力对cd棒做的功

【解题思路】

电路分析：回路中有两个电源

受力分析：安培力随速度的增加而？？？

运动分析：cd杆的运动情况？

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（3）若ab棒以ω3=31rad/s顺时针匀速转动，当cd棒匀速时，cd棒的位移为x=16m，求：

①cd棒匀速的速度大小

②从静止到匀速，安培力对cd棒做的功

三、电磁感应定律的应用——能量问题分析

（3）若ab棒以ω3=31rad/s顺时针匀速转动，当cd棒匀速时，cd棒的位移为x=16m，求：

①cd棒匀速的速度大小

②从静止到匀速，安培力对cd棒做的功

C

BD

【第7题】如图所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上，导轨间距L＝0.2m，左端接有阻值R＝0.3Ω的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道．水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小B＝1.0T，一根质量m＝0.2kg，电阻r＝0.1Ω的金属棒ab垂直放置于导轨上，在水平向右的恒力F作用下从静止开始运动，当金属棒通过位移x＝9m时离开磁场，在离开磁场前已达到最大速度．当金属棒离开磁场时撤去外力F，接着金属棒沿弯曲轨道上升到最大高度h＝0.8m处．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，导轨电阻不计，棒在运动过程中始终与轨道垂直且与轨道保持良好接触，取g＝10m/s2，求：

（1）金属棒运动的最大速率v；

【第7题】如图所示，一对平行的粗糙金属导轨固定于同一水平面上，导轨间距L＝0.2m，左端接有阻值R＝0.3Ω的电阻，右侧平滑连接一对弯曲的光滑轨道．水平导轨的整个区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感