高考物理一輪復習方案 （高頻考點+熱點導練+歷年高考題）第9章 第3節(jié) 電磁感應定律的綜合應用課件 新人教版

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1、第第3節(jié)節(jié)電磁感應定律的綜合應用電磁感應定律的綜合應用考點考點1：電磁感應中的圖象問題：電磁感應中的圖象問題【例1】在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖931(a)所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t如圖(b)變化時，選項中正確表示線圈感應電動勢E變化的是()圖93111111221221221121s2s3s4s5s22ABESttBBBESttBBttEE 在第 內，由楞次定律可判定電流為正，其產生的感應電動勢，在第和第內，磁場 不變化，線圈中無感應電流，在第和第內， 減小，由楞次定律可判定，其電流為負，產生的感【解析應電動勢，由于，故，

2、由此可知，選】項正確答案：A點評：應用楞次定律判斷感應電流(電動勢)的方向，結合法拉第電磁感應定律進行求解電動勢大小考點考點2：電磁感應中的電路問題：電磁感應中的電路問題【例2】如圖932所示，粗細均勻的金屬環(huán)的電阻為R，可轉動的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長為L，A端與環(huán)相接觸，一定值電阻分別與桿的端點O及環(huán)邊連接桿OA在垂直于環(huán)面向里、磁感應強度為B的勻強磁場中，繞O端以角速度順時針轉動，求電路中總電流的變化范圍圖932【解析】旋轉切割磁感線的金屬桿相當于電源，金屬環(huán)被分成的兩個部分相當于兩個并聯(lián)電阻，可以先畫出等效電路圖再利用電路的有關知識求解 xyxyxyxyOAADRRRR RRRR

3、RR并 設桿轉至某一位置時，金屬環(huán) 、 間的兩部分電阻分別為、，其等效電路圖如圖所示，則電路中的總電流為式中，因為為定值，2222minmax220024112223323444223xyxyRRRRRRRRB LB LB LB LIIRRRRRB LB LRR 并并故當時，有最大值；當或時，有最小值為零 故 所以點評：求解此類問題，正確分析電路結構，畫好等效電路圖是關鍵題型一：電磁感應和電路相結合的問題題型一：電磁感應和電路相結合的問題【例3】如圖933所示，金屬圓環(huán)的半徑為r，阻值為2R.金屬桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉，另一端a擱在環(huán)上，電阻值為R.另一金屬桿Ob一端固定在O點，另一端b

4、固定在環(huán)上，電阻值也是R.加一個垂直圓環(huán)的磁感應強度為B的勻強磁場，并使Oa桿以角速度勻速旋轉如果所有觸點接觸良好，Ob不影響Oa的轉動，求流過Oa的電流的范圍 圖933212OaEB rOa旋轉時產生動生電動勢，大小為：當?shù)阶罡唿c時，等效電路如圖【解析】甲所示：點評：本題要正確區(qū)分導體桿旋轉和平動產生的感應電動勢；對于電學問題首先要分析電路畫電路圖，養(yǎng)成好的解題習慣2min2max22/52.50/ 2/ 4/5/ 4EIB rRROaObIERB rRB rRIB rR當與重合時，環(huán)的電阻為 ，等效電路如圖乙所示：所以 題型二：電磁感應中的動力學問題題型二：電磁感應中的動力學問題【例4】如

5、圖934所示，兩根足夠長的直金屬導軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導軌間距為L，M、P兩點之間接有阻值為R的電阻一根質量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導軌上，并與導軌垂直整套裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下，導軌和金屬桿的電阻可忽略讓ab桿沿導軌由靜止開始下滑，導軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦圖934 (1)由b向a方向看到的裝置如圖(b)所示，請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時刻的受力示意圖； (2)在加速下滑過程中，當ab桿的速度大小為v時，求此時ab桿中的電流及加速度大小； (3)求在下滑過程中，ab桿可以達到的速度最大值【解析】桿ab的運動分析

6、關系到力、電兩方面的因素，F(xiàn)合0是速度v變化的原因，而v變化又導致安培力F安變化，從而影響到F合，F(xiàn)合與v的變化相互制約，當F合=0時v不再變化，桿進入勻速直線運動狀態(tài) (1)如右圖所示，ab桿受：重力mg，豎直向下；支持力FN，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面斜向上 222222222sinsinsinsin30mabvEBLvEBLvIabFBILRRB L vmamgFRB L vmgRB L vagmRmgRaabvB L當桿速度為 時，感應電動勢，此時電路中電流，桿受到的安培力，根據(jù)牛頓運動定律，有當時，桿有最大速度點評：(1)做該類題目時要畫好受力分析圖，最好在圖上標明輔助方向(如B

7、的方向，I的方向等) (2)抓住各物理量之間的相互制約關系，做好動態(tài)分析，一般的思維規(guī)律是：速度的變化，導致電動勢的變化，導致電流的變化，導致安培力的變化，導致加速度的變化，從而把握物體運動狀態(tài)的變化趨勢，抓住臨界條件題型三：電磁感應中的能量問題題型三：電磁感應中的能量問題【例5】如圖935所示，固定的水平光滑金屬導軌，間距為L，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中質量為m的導體棒與固定彈簧相連，放在導軌上，導軌與導體棒的電阻均可忽略初始時刻，彈簧恰處于自然長度，導體棒具有水平向右的初速度v0，在沿導軌往復運動的過程中，導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸試求：

8、圖935 (1)初始時刻導體棒受到的安培力 (2)若導體棒從初始時刻到速度第一次為零時，彈簧的彈性勢能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產生的焦耳熱Q1分別為多少？ (3)導體棒往復運動，最終將靜止于何處？從導體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產生的焦耳熱Q為多少？ 02201/REBLvIE RFBILB L vFR導體棒受到安培力、彈簧彈力克服安培力做功不但全部將棒與彈簧系統(tǒng)的機械能轉化為電能，而且在電阻 處又通過電流做功進一步將電能轉化為焦耳熱 初始時刻棒中感應電動勢 棒中感應電流 作用于棒上的安培力【 聯(lián)解立式得，方向水析】平向左 21p0210p20122123

9、12WEmvRQmvERQmv由功和能的關系得，安培力做功 電阻 上產生的焦耳熱由能量守恒定律及平衡條件等，可判斷：棒最終靜止于初始位置，電阻 上產生的焦耳熱 點評：(1)導體棒在導軌上做復雜的變速運動，回路中的感應電流、安培力都是隨時間變化的，不能直接套用Q=I2Rt求焦耳熱，也不能直接用W=Fscos求安培力的功，只能利用功能關系或能量轉化與守恒求解 (2)對每一階段或全過程，導體棒克服安培力所做的功等于產生的電能，并進一步通過電流做功，在純電阻R上，將電能轉化為內能，故Q=W.圖936答案：AC【解析】【解析】2.(2010重慶)法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設想，并進行了實驗研究實驗裝

10、置的示意圖可用題圖937表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d.水流速度處處相同，大小為v，方向水平金屬板與水流方向平行地磁場磁感應強度的豎直分量為B，水的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導線和電鍵K連接到兩金屬板上忽略邊緣效應，求：(1)該發(fā)電裝置的電動勢；(2)通過電阻R的電流強度；(3)電阻R消耗的電功率圖937 22123()EBdvdrSEBdvSIrRdRSPI RBdvSPRdRS由法拉第電磁感應定律，有兩板間河水的電阻由閉合電路歐姆定律，有由電功率公式，得【解析】3.(2011浙江)如圖938甲所示，在水平面上固定有長為L=2m

11、、寬為d=1m的金屬“U”型導軌，在“U”形導軌右側l=0.5m范圍內存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖938乙所示在t=0時刻，質量為m=0.1kg的導體棒以v0=1m/s的初速度從導軌的左端開始向右運動，導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為=0.1，導軌與導體棒單位長度的電阻均為=0.1/m，不計導體棒與導軌之間的接觸電阻及地磁場的影響(取g=10m/s2) (1)通過計算分析4s內導體棒的運動情況； (2)計算4s內回路中電流的大小，并判斷電流方向； (3)計算4s內回路產生的焦耳熱圖938 1020111201s0.5m1s0.5mmgmavvatxv tatvtxx

12、導體棒先在無磁場區(qū)域做勻減速運動，有 導體棒停止運動，即并代入數(shù)據(jù)解得：，導體棒沒有進入磁場區(qū)域。 導體棒在 末已停止運動，以后一直保持靜止，離左端位置仍為【解析】 22s002s0.1V5m50.50.2EIBEldttREIAR前磁通量不變，回路電動勢和電流分別為，后回路產生的電動勢為回路的總長度為，因此回路的總電阻為電流為根據(jù)楞次定律，在回路中的電流方向是順時針方向 232s2s0.04JQI Rt前電流為零，后有恒定電流，焦耳熱為4.(2012山東兗州模擬)如圖939所示電路，兩根光滑金屬導軌平行放置在傾角為的斜面上，導軌下端接有電阻R，導軌電阻不計，斜面處在豎直向上的磁感應強度為B的

13、勻強磁場中，電阻可略去不計的金屬棒ab質量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導軌勻速下滑，則它在下滑h高度的過程中，以下說法正確的是( )A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做功將機械能轉化為電能C重力與恒力F做功的代數(shù)和等于電阻R上產生的焦耳熱D金屬棒克服安培力做功等于重力與恒力F做的總功與電阻R上產生的焦耳熱之和圖939答案：AC5.(2011浙江溫州八校聯(lián)考)如圖9310(a)所示，一個質量m=0.1kg的正方形金屬框總電阻R=0.5，金屬框放在表面絕緣且光滑的斜面頂端(金屬框上邊與AA重合)，自靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB平行、寬

14、度為d的勻強磁場后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB重合)，設金屬框在下滑過程中的速度為v，與此對應的位移為x，那么v2x圖象如圖9310(b)所示，已知勻強磁場方向垂直斜面向上試問：圖9310 (1)根據(jù)v2x圖象所提供的信息，計算出斜面傾角和勻強磁場寬度d.(g取10m/s2) (2)勻強磁場的磁感應強度多大？金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時間為多少？ (3)現(xiàn)用平行斜面沿斜面向上的恒力F作用在金屬框上，使金屬框從斜面底端BB(金屬框下邊與BB重合)由靜止開始沿斜面向上運動，勻速通過磁場區(qū)域后到達斜面頂端(金屬框上邊與AA重合)試計算恒力F做的功 22101620.5m/ssin0.51sin

15、arcsin0.0510202226m 16m10m5mxxmvaxamgmaagxLddL 到由公式，所以該段圖線斜率的一半就是線框的加速度 所以 根據(jù)牛頓第二定律，由圖象可以看出，從線框下邊進磁場到上邊出磁場，線框均做勻速運動 所以，【解析】 22211112101213131321216m /s4/sinsin1sin0.01616m0sin104/84/sin2()(4 62.5)ssinvvm sFmgBLvBLmgRmgRBTLvvxxvagxmvm sxmvm sagxxxtgv安，此時由圖可知，勻加速運動勻速運動初速勻加速運動因此，金屬框從斜面頂端滑至底端所用的時間為12.3s 4422233241233sinsin22m/s20.25m/s0.1 0.25N0.025N2sin1.95JFFmgmaFmgFFmaB L xBLvvBLmvRxmRaFmaWFdmg xxx安安安安進入磁場前在磁場中運動，由上式得，所以，所以做的功