高考物理一轮总复习 第九章 电磁感应 第28讲 电磁感应定律的综合应用课件

电 磁 感 应第 九 章第 28讲 电 磁 感 应 定 律 的 综 合 应 用 考 纲 要 求 考 情 分 析 命 题 趋 势1.电 磁 感 应 电 路 问题 2.电 磁 感 应 动 力 学问 题 2016浙 江 卷 ，242015江 苏 卷 ，132014全 国 卷 ， 252013全 国 卷 ， 252013四 川 卷 ，7 高 考 对 本 专 题 内 容 的 考 查主 要 是 以 选 择 题 的 形 式 考查 磁 感 应 强 度 、 安 培 定 则 、安 培 力 有 时 也 出 现 涉 及安 培 力 的 计 算 题 ， 但 一 般难 度 不 大 . 栏 目 导 航 板 块 一板 块 二板 块 三板 块 四 1 电 磁 感 应 中 的 电 路 问 题 在 电 磁 感 应 中 ， 切 割 磁 感 线 的 导 体 或 磁 通 量 发 生 变 化 的 回 路将 产 生 _， 该 导 体 或 回 路 相 当 于 _ 因 此 ，电 磁 感 应 问 题 往 往 又 和 电 路 问 题 联 系 在 一 起 考 点 电 路 问 题 动 力 学 问 题感 应 电 动 势 电 源 解 决 与 电 路 相 联 系 的 电 磁 感 应 问 题 的 基 本 方 法 如 下 ： (1)用 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 和 楞 次 定 律 (右 手 定 则 )确 定 感 应 电 动 势 的_和 _ (2)画 等 效 电 路 图 (3)运 用 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 、 串 并 联 电 路 的 规 律 、 电 功 率 等 公 式 联 立 求解 2 电 磁 感 应 中 的 动 力 学 问 题 (1)导 体 棒 的 两 种 运 动 状 态 平 衡 状 态导 体 棒 处 于 静 止 状 态 或 匀 速 直 线 运 动 状 态 ， 加 速 度 为_； 非 平 衡 状 态导 体 棒 的 加 速 度 不 为 零 大 小 方 向 零 速 度 v 电 源 变 减 速 1 (电磁感应中的电路问题)如 图 所 示 ， 用 均 匀 导 线 做 成 的正 方 形 线 框 边 长 为 0.2 m ， 正 方 形 的 一 半 放 在 和 纸 面 垂 直 向里 的 匀 强 磁 场 中 当 磁 场 以 每 秒 10 T的 变 化 率 增 加 时 ， 线 框中 a、 b两 点 电 势 差 ( ) A Ua b 0.1 V B Ua b 0.1 V C Ua b 0.2 V D Ua b 0.2 VD 2 (电磁感应中的电路问题)如 图 所 示 ， 粗 细 均 匀 、 电 阻 为 r的 金 属 圆 环 放 在 图 示 的 匀 强 磁 场 中 ， 磁 感 应 强 度 为 B， 圆 环直 径 为 l； 长 为 l、 电 阻 为 r/2的 金 属 棒 ab放 在 圆 环 上 ， 以 速 度v0向 左 运 动 ， 当 棒 ab运 动 到 图 示 虚 线 位 置 时 ， 金 属 棒 两 端 的电 势 差 为 ( ) A 0 B Blv0 C Blv0/2 D Blv0/3D AD 1 电 磁 感 应 中 的 电 路 问 题 分 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 一 电 磁 感 应 中 的 电 路 问 题 2 应 用 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 求 电 流 时 ， 应 特 别注 意 等 效 电 源 的 内 阻 对 电 路 的 影 响 3 对 电 磁 感 应 电 源 的 理 解 (1)电 源 的 正 负 极 可 用 右 手 定 则 或 楞 次 定 律 判定 ， 要 特 别 注 意 应 用 “ 在 内 电 路 中 电 流 由 负极 到 正 极 ” 这 一 规 律 进 行 判 定 (2)电 磁 感 应 电 路 中 的 电 源 与 恒 定 电 流 的 电 路中 的 电 源 不 同 ， 前 者 是 由 于 导 体 切 割 磁 感 线产 生 的 ， 公 式 为 E Blv， 其 大 小 可 能 变 化 ，变 化 情 况 可 根 据 其 运 动 情 况 判 断 ； 而 后 者 的电 源 电 动 势 在 电 路 分 析 中 认 为 是 不 变 的 (2)识别电路结构、画出等效电路分析电路结构，即分清等效电源和外电路及外电路的串并联关系、判断等效电源的正负极或电势的高低等 (3)利用电路规律求解一般是综合应用欧姆定律、串并联电路特点、电容器充电及放电特点、电功和电功率的知识、法拉第电磁感应定律等列方程求解 例 1(2017甘肃兰州质检)半 径 为 a的 圆 形 区 域 内 有 均匀 磁 场 ， 磁 感 应 强 度 为 B 0.2 T， 磁 场 方 向 垂 直 纸 面向 里 ， 半 径 为 b的 金 属 圆 环 与 磁 场 同 心 地 放 置 ， 磁 场 与环 面 垂 直 ， 其 中 a 0.4 m ， b 0.6 m ， 金 属 环 上 分 别接 有 灯 L1、 L2， 两 灯 的 电 阻 均 为 R 2 ， 一 金 属 棒 MN与 金 属 环 接 触 良 好 ， 棒 与 环 的 电 阻 均 忽 略 不 计 思 维 导 引 棒滑过圆环直径OO的瞬时，金属棒的有效长度是多大？感应电动势如何计算？电路结构是怎样的？将右面的半圆环翻转90后，产生感应电动势的有效面积是多大？感应电动势如何计算？电路结构是怎样的？ 电 磁 感 应 现 象 中 产 生 的 感 应 电 流 在 磁 场 中 受 到 安 培 力 的 作 用 ，从 而 影 响 导 体 棒 (或 线 圈 )的 受 力 情 况 和 运 动 情 况 1 两 种 状 态 及 处 理 方 法二 电 磁 感 应 中 的 动 力 学 问 题状 态 特 征 处 理 方 法平 衡态 加 速 度为 零 根 据 平 衡 条 件 列 式 分 析非 平衡 态 加 速 度不 为 零 根 据 牛 顿 第 二 定 律 进 行 动 态分 析 或 结 合 功 能 关 系 进 行 分析 2.力 学 对 象 和 电 学 对 象 的 相 互 关 系 “ 四 步 法 ” 分 析 电 磁 感 应 中 的 动 力 学 问 题解决电磁感应中动力学问题的一般思路是“先电后力”，具体思路如下： 例 2(2017河北保定模拟)如 图 所 示 ， 固 定 的 光 滑 金 属 导 轨间 距 为 L， 导 轨 电 阻 不 计 ， 上 端 a、 b间 接 有 阻 值 为 R的 电 阻 ，导 轨 平 面 与 水 平 面 的 夹 角 为 ， 且 处 在 磁 感 应 强 度 大 小 为 B、方 向 垂 直 于 导 轨 平 面 向 上 的 匀 强 磁 场 中 质 量 为 m、 电 阻 为r的 导 体 棒 与 固 定 弹 簧 相 连 后 放 在 导 轨 上 初 始 时 刻 ， 弹 簧恰 处 于 自 然 长 度 ， 导 体 棒 具 有 沿 轨 道 向 上 的 初 速 度 v0.整 个 运动 过 程 中 导 体 棒 始 终 与 导 轨 垂 直 并 保 持 良 好 接 触 ， 弹 簧 的 中心 轴 线 与 导 轨 平 行 (1)求 初 始 时 刻 通 过 电 阻 R的 电 流 I的 大 小 和方 向 (2)当 导 体 棒 第 一 次 回 到 初 始 位 置 时 ， 速 度变 为 v， 求 此 时 导 体 棒 的 加 速 度 大 小 a. 三 电 磁 感 应 中 的 能 量 问 题 3 解 决 电 磁 感 应 现 象 中 能 量 问 题 的 一 般 步 骤 (1)在 电 磁 感 应 中 ， 切 割 磁 感 线 的 导 体 或 磁 通量 发 生 变 化 的 回 路 将 产 生 感 应 电 动 势 ， 该 导体 或 回 路 就 相 当 于 电 源 (2)分 析 清 楚 有 哪 些 力 做 功 ， 就 可 以 知 道 有 哪些 形 式 的 能 量 发 生 了 相 互 转 化 (3)根 据 能 量 守 恒 列 方 程 求 解 例 3(2014江苏卷)如 图 所 示 ， 在 匀 强 磁 场 中 有 一 倾 斜 的 平行 金 属 导 轨 ， 导 轨 间 距 为 L， 长 为 3d， 导 轨 平 面 与 水 平 面 的夹 角 为 ， 在 导 轨 的 中 部 刷 有 一 段 长 为 d的 薄 绝 缘 涂 层 匀 强磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 为 B， 方 向 与 导 轨 平 面 垂 直 质 量 为m的 导 体 棒 从 导 轨 的 顶 端 由 静 止 释 放 ， 在 滑 上 涂 层 之 前 已 经做 匀 速 运 动 ， 并 一 直 匀 速 滑 到 导 轨 底 端 导 体 棒 始 终 与 导 轨垂 直 ， 且 仅 与 涂 层 间 有 摩 擦 ， 接 在 两 导 轨 间 的 电 阻 为 R， 其他 部 分 的 电 阻 均 不 计 ， 重 力 加 速 度 为 g.求 ： (1)导 体 棒 与 涂 层 间 的 动 摩 擦 因 数 ； (2)导 体 棒 匀 速 运 动 的 速 度 大 小 v； (3)整 个 运 动 过 程 中 ， 电 阻 产 生 的 焦 耳 热 Q. 1 (2017河南安阳一模)如 图 所 示 ， 两 根 足 够 长 的 光 滑 金 属 导 轨 水 平 平行 放 置 ， 间 距 为 l 1 m ， cd间 、 de间 、 cf间 分 别 接 着 阻 值 R 10 的 电阻 一 阻 值 R 10 的 导 体 棒 ab以 速 度 v 4 m /s匀 速 向 左 运 动 ， 导 体 棒 与导 轨 接 触 良 好 导 轨 所 在 平 面 存 在 磁 感 应 强 度 大 小 B 0.5 T、 方 向 竖 直向 下 的 匀 强 磁 场 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( ) A 导 体 棒 ab中 电 流 的 流 向 为 由 b到 a B cd两 端 的 电 压 为 1 V C de两 端 的 电 压 为 1 V D fe两 端 的 电 压 为 3 V B 2(2013天津卷)如 图 所 示 ， 纸 面 内 有 一 矩 形 导 体 闭 合 线 框 abcd， ab边长 大 于 bc边 长 ， 置 于 垂 直 纸 面 向 里 、 边 界 为 MN的 匀 强 磁 场 外 ， 线 框 两次 匀 速 地 完 全 进 入 磁 场 ， 两 次 速 度 大 小 相 同 ， 方 向 均 垂 直 于 MN.第 一 次ab边 平 行 MN进 入 磁 场 ， 线 框 上 产 生 的 热 量 为 Q1， 通 过 线 框 导 体 横 截 面的 电 荷 量 为 q1； 第 二 次 bc边 平 行 MN进 入 磁 场 ， 线 框 上 产 生 的 热 量 为 Q2，通 过 线 框 导 体 横 截 面 的 电 荷 量 为 q2， 则 ( ) A Q1Q2， q1 q2 B Q1Q2， q1q2 C Q1 Q2， q1 q2 D Q 1 Q2， q1q2 A 3(多选)(2017湖南长沙模拟)如 图 所 示 ， 正 方 形 金 属线 圈 abcd平 放 在 粗 糙 水 平 传 送 带 上 ， 被 电 动 机 带 动 一起 以 速 度 v匀 速 运 动 ， 线 圈 边 长 为 L， 电 阻 为 R， 质 量为 m， 有 一 边 界 长 度 为 2L的 正 方 形 磁 场 垂 直 于 传 送 带 ，磁 感 应 强 度 为 B， 线 圈 穿 过 磁 场 区 域 的 过 程 中 速 度 不变 ， 下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )AD 例 1(2015上海高考14分)如 图 甲 ， 两 相 距 L 0.5 m 的 平 行 金 属 导 轨 固定 于 水 平 面 上 ， 导 轨 左 端 与 阻 值 R 2 的 电 阻 连 接 ， 导 轨 间 虚 线 右 侧 存在 垂 直 导 轨 平 面 的 匀 强 磁 场 质 量 m 0.2 kg的 金 属 杆 垂 直 置 于 导 轨 上 ，与 导 轨 接 触 良 好 ， 导 轨 与 金 属 杆 的 电 阻 可 忽 略 杆 在 水 平 向 右 的 恒 定 拉力 作 用 下 由 静 止 开 始 运 动 ， 并 始 终 与 导 轨 垂 直 ， 其 vt图 象 如 图 乙 所示 在 15 s时 撤 去 拉 力 ， 同 时 使 磁 场 随 时 间 变 化 ， 从 而 保 持 杆 中 电 流 为 0.求 ： (1)金 属 杆 所 受 拉 力 的 大 小 F； (2)0 15 s内 匀 强 磁 场 的 磁 感 应 强 度 大 小 B 0； (3)15 20 s内 磁 感 应 强 度 随 时 间 的 变 化 规 律 答 题 送 检 来 自 阅卷 名 师 报 告错误 致 错 原 因 扣分(1) 忽 略 了 金 属 杆 所 受 摩 擦 力 ， 导 致 据 牛 顿第 二 定 律 所 列 方 程 错 误 . 3(2)杆 的 受 力 忽 略 了 摩 擦 ， 第 (1)问 中 F求 错 ，导 致 以 后 求 解 错 误 . 4(3) 由 于 逻 辑 不 缜 密 ， 忽 略 了 线 圈 中 的 磁 通量 包 括 杆 匀 速 运 动 阶 段 的 面 积 . 5 1 (多选)(2017浙江宁波调研)如 图 所 示 ， 两 光 滑 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 ab可 沿 导 轨 自 由 滑 动 ， 导 轨 一 端 跨 接 一 个 定 值 电 阻 R， 导 轨 电阻 不 计 ， 现 将 金 属 棒 沿 导 轨 由 静 止 向 右 拉 ， 若 保 持 拉 力 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 恒 定 ， 经 时 间 t2后 速 度 为 v， 加 速 度 为 a2，最 终 也 以 速 度 2v做 匀 速 运 动 ， 则 ( ) A t2 t1 B t2F00.025 N所以t0时棒静止不动，加速度为零，这以后磁感应强度B都小于B0，棒所受到的安培力都小于最大静摩擦力，故前3 s时间内导体棒静止不动，电流恒为I0.25 A在03 s的时间内，磁感应强度BB0kt0.20.1 t因导体棒静止不动，故棒在水平方向受安培力和静摩擦力，合力为零，fBIL(0.20.1t) 0.25 0.5 N0.0125(2t) N(t3 s) 课 时 达 标