2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題九 電磁感應(yīng) 第3講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件.ppt

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第3講 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 一 電磁感應(yīng)中的電路問題和動(dòng)力學(xué) 能量問題1 電磁感應(yīng)中 切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生 該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電源 2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的方向 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)那部分電路為電源部分 電流為電源內(nèi)部電流流向 電勢(shì)處 外電路中的電流流向 電勢(shì)處 高 低 3 電磁感應(yīng)問題往往跟運(yùn)動(dòng)學(xué) 力學(xué)問題聯(lián)系在一起 分析時(shí)要特別注意加速度a 0 速度v達(dá)到最大值的特點(diǎn) 這類問題的分析思路如下 4 電磁感應(yīng)過(guò)程實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程 安培力做功的過(guò)程 是 能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)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(yīng)現(xiàn)象中能量的三種計(jì)算方法 1 利用克服安培力做功求解 電磁感應(yīng)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(jī)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(lái)求解 通過(guò)電路中所產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算 基礎(chǔ)檢測(cè) 如圖9 3 1所示 兩個(gè)互連的金屬圓環(huán) 粗金屬環(huán)的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的一半 磁場(chǎng)垂直穿過(guò)粗金屬環(huán)所在的區(qū)域 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化時(shí) 在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 為E 則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為 A E2 B E3 C 2E3 D E 答案 C 圖9 3 1 考點(diǎn)1 電磁感應(yīng)中的電路問題 重點(diǎn)歸納分析電磁感應(yīng)電路問題的基本思路 1 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向 2 ab兩端的路端電壓 3 金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度 圖9 3 2 解 1 帶負(fù)電的微粒受到重力和電場(chǎng)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài) 因重力方向豎直向下 則電場(chǎng)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(yīng)電動(dòng)勢(shì) 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(chǎng)方向豎直向下 考點(diǎn)2 電磁感應(yīng)中的力與能的分析 重點(diǎn)歸納1 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 1 兩種狀態(tài)及處理方法 2 力學(xué)對(duì)象和電學(xué)對(duì)象的相互關(guān)系 3 動(dòng)態(tài)分析的基本思路 解決這類問題的關(guān)鍵是通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析 尋找過(guò)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(yīng)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(duì)象 導(dǎo)體棒或回路 弄清電磁感應(yīng)過(guò)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(guān)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(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間距為L(zhǎng) 長(zhǎng)為3d 導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為 在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向與導(dǎo)軌平面垂直 質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放 在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng) 并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端 導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直 且僅與涂層間有摩擦 接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R 其他部分的電阻均不計(jì) 重力加速度為g 求 圖9 3 3 1 導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v 3 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)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(dǎo)軌接觸良好 除電阻R外 其余電阻不計(jì) 導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌所在平面 靜止時(shí)金屬棒位于A處 此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為 l 彈性勢(shì)能為Ep 重力加速度大小為g 將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放 金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持水平 則 A 當(dāng)金屬棒的速度最大時(shí) 彈簧的伸長(zhǎng)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(dá)A處時(shí) 其加速度方向向下D 金屬棒第一次下降過(guò)程通過(guò)電阻R的電荷量比第一 次上升過(guò)程的多 答案 BD 模型 滑桿模型 這類問題的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程 從功和能的觀點(diǎn)入手 弄清導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 處理這類問題有三種觀點(diǎn) 即 力學(xué)觀點(diǎn) 圖象觀點(diǎn) 能量觀點(diǎn) 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(dāng)cd桿達(dá)到最大速度v時(shí) 求ab桿的速度大小 解 1 當(dāng)t 0時(shí) F 1 5N對(duì)ab桿有F mg ma代入數(shù)據(jù)得a 10m s2 2 從d向c看 對(duì)cd桿受力分析如圖9 3 6所示 當(dāng)cd桿速度最大時(shí) 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(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問 題 解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題的一般思路是 先電后 力 具體思路如下