2019版高考物理大一輪復習 專題九 電磁感應 第3講 電磁感應定律的綜合應用課件.ppt

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第3講 電磁感應定律的綜合應用 一 電磁感應中的電路問題和動力學 能量問題1 電磁感應中 切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生 該導體或回路相當于 感應電動勢 電源 2 感應電動勢及感應電流的方向 產(chǎn)生感應電動勢那部分電路為電源部分 電流為電源內(nèi)部電流流向 電勢處 外電路中的電流流向 電勢處 高 低 3 電磁感應問題往往跟運動學 力學問題聯(lián)系在一起 分析時要特別注意加速度a 0 速度v達到最大值的特點 這類問題的分析思路如下 4 電磁感應過程實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程 安培力做功的過程 是 能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為 電 電能 5 電磁感應現(xiàn)象中能量的三種計算方法 1 利用克服安培力做功求解 電磁感應中產(chǎn)生的電能等于克服 所做的功 2 利用能量守恒求解 機械能的減少量等于 的增加量 安培力 電能 3 利用電路特征來求解 通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算 基礎檢測 如圖9 3 1所示 兩個互連的金屬圓環(huán) 粗金屬環(huán)的電阻是細金屬環(huán)電阻的一半 磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域 當磁感應強度均勻變化時 在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動勢 為E 則ab兩點間的電勢差為 A E2 B E3 C 2E3 D E 答案 C 圖9 3 1 考點1 電磁感應中的電路問題 重點歸納分析電磁感應電路問題的基本思路 1 勻強磁場的方向 2 ab兩端的路端電壓 3 金屬棒ab運動的速度 圖9 3 2 解 1 帶負電的微粒受到重力和電場力作用而處于靜止狀態(tài) 因重力方向豎直向下 則電場力方向豎直向上 故M板帶正電 ab棒向右切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢 ab棒等效于電源 其a端為電源的正極 由右手定則可判斷 磁場方向豎直向下 考點2 電磁感應中的力與能的分析 重點歸納1 電磁感應中的動力學問題 1 兩種狀態(tài)及處理方法 2 力學對象和電學對象的相互關系 3 動態(tài)分析的基本思路 解決這類問題的關鍵是通過運動狀態(tài)的分析 尋找過程中的臨界狀態(tài) 如速度 加速度最大或最小的條件 具體思路如下 2 電磁感應中的能量問題 1 能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法 能量轉(zhuǎn)化 求解焦耳熱Q的三種方法 2 解題的一般步驟 確定研究對象 導體棒或回路 弄清電磁感應過程中 哪些力做功 哪些形式的能 量相互轉(zhuǎn)化 根據(jù)功能關系或能量守恒定律列式求解 考題題組 2 如圖9 3 3所示 在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌 導軌間距為L 長為3d 導軌平面與水平面的夾角為 在導軌的中部刷有一段長為d的薄絕緣涂層 勻強磁場的磁感應強度大小為B 方向與導軌平面垂直 質(zhì)量為m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動 并一直勻速滑到導軌底端 導體棒始終與導軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計 重力加速度為g 求 圖9 3 3 1 導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù) 2 導體棒勻速運動的速度大小v 3 整個運動過程中 電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q 圖9 3 4 3 多選 2017年福建泉州模擬 如圖9 3 4所示 兩根足夠長的光滑金屬導軌豎直放置 底端接電阻R 輕彈簧上端固定 下端懸掛質(zhì)量為m的金屬棒 金屬棒和導軌接觸良好 除電阻R外 其余電阻不計 導軌處于勻強磁場中 磁場方向垂直導軌所在平面 靜止時金屬棒位于A處 此時彈簧的伸長量為 l 彈性勢能為Ep 重力加速度大小為g 將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放 金屬棒在運動過程中始終保持水平 則 A 當金屬棒的速度最大時 彈簧的伸長量為 lB 電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于mg l Ep C 金屬棒第一次到達A處時 其加速度方向向下D 金屬棒第一次下降過程通過電阻R的電荷量比第一 次上升過程的多 答案 BD 模型 滑桿模型 這類問題的實質(zhì)是不同形式的能量的轉(zhuǎn)化過程 從功和能的觀點入手 弄清導體切割磁感線運動過程中的能量轉(zhuǎn)化關系 處理這類問題有三種觀點 即 力學觀點 圖象觀點 能量觀點 單桿模型中常見的四種情況如下表所示 續(xù)表 續(xù)表 續(xù)表 甲 乙 圖9 3 5 1 求ab桿的加速度a的大小 2 當cd桿達到最大速度v時 求ab桿的速度大小 解 1 當t 0時 F 1 5N對ab桿有F mg ma代入數(shù)據(jù)得a 10m s2 2 從d向c看 對cd桿受力分析如圖9 3 6所示 當cd桿速度最大時 有f mg FN FN F安 綜合以上各式解得v 2m s 圖9 3 6 備考策略 用 四步法 分析電磁感應中的動力學問 題 解決電磁感應中的動力學問題的一般思路是 先電后 力 具體思路如下