高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 （高頻考點(diǎn)+熱點(diǎn)導(dǎo)練+歷年高考題）第9章 第3節(jié) 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用課件 新人教版

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1、第第3節(jié)節(jié)電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用考點(diǎn)考點(diǎn)1：電磁感應(yīng)中的圖象問題：電磁感應(yīng)中的圖象問題【例1】在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一個(gè)不變形的單匝金屬圓線圈，規(guī)定線圈中感應(yīng)電流的正方向如圖931(a)所示，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t如圖(b)變化時(shí)，選項(xiàng)中正確表示線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E變化的是()圖93111111221221221121s2s3s4s5s22ABESttBBBESttBBttEE 在第 內(nèi)，由楞次定律可判定電流為正，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在第和第內(nèi)，磁場(chǎng) 不變化，線圈中無感應(yīng)電流，在第和第內(nèi)， 減小，由楞次定律可判定，其電流為負(fù)，產(chǎn)生的感【解析應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于，故，

2、由此可知，選】項(xiàng)正確答案：A點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流(電動(dòng)勢(shì))的方向，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行求解電動(dòng)勢(shì)大小考點(diǎn)考點(diǎn)2：電磁感應(yīng)中的電路問題：電磁感應(yīng)中的電路問題【例2】如圖932所示，粗細(xì)均勻的金屬環(huán)的電阻為R，可轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿OA的電阻為R/4，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，A端與環(huán)相接觸，一定值電阻分別與桿的端點(diǎn)O及環(huán)邊連接桿OA在垂直于環(huán)面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，繞O端以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求電路中總電流的變化范圍圖932【解析】旋轉(zhuǎn)切割磁感線的金屬桿相當(dāng)于電源，金屬環(huán)被分成的兩個(gè)部分相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)電阻，可以先畫出等效電路圖再利用電路的有關(guān)知識(shí)求解 xyxyxyxyOAADRRRR RRRR

3、RR并 設(shè)桿轉(zhuǎn)至某一位置時(shí)，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?yàn)闉槎ㄖ担?222minmax220024112223323444223xyxyRRRRRRRRB LB LB LB LIIRRRRRB LB LRR 并并故當(dāng)時(shí)，有最大值；當(dāng)或時(shí)，有最小值為零 故 所以點(diǎn)評(píng)：求解此類問題，正確分析電路結(jié)構(gòu)，畫好等效電路圖是關(guān)鍵題型一：電磁感應(yīng)和電路相結(jié)合的問題題型一：電磁感應(yīng)和電路相結(jié)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(zhuǎn)，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(diǎn)，另一端b

4、固定在環(huán)上，電阻值也是R.加一個(gè)垂直圓環(huán)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并使Oa桿以角速度勻速旋轉(zhuǎn)如果所有觸點(diǎn)接觸良好，Ob不影響Oa的轉(zhuǎn)動(dòng)，求流過Oa的電流的范圍 圖933212OaEB rOa旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，大小為：當(dāng)?shù)阶罡唿c(diǎn)時(shí)，等效電路如圖【解析】甲所示：點(diǎn)評(píng)：本題要正確區(qū)分導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)和平動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；對(duì)于電學(xué)問題首先要分析電路畫電路圖，養(yǎng)成好的解題習(xí)慣2min2max22/52.50/ 2/ 4/5/ 4EIB rRROaObIERB rRB rRIB rR當(dāng)與重合時(shí)，環(huán)的電阻為 ，等效電路如圖乙所示：所以 題型二：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題題型二：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題【例4】如

5、圖934所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，M、P兩點(diǎn)之間接有阻值為R的電阻一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)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(qǐng)?jiān)诖藞D中畫出ab桿下滑過程中某時(shí)刻的受力示意圖； (2)在加速下滑過程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及加速度大??； (3)求在下滑過程中，ab桿可以達(dá)到的速度最大值【解析】桿ab的運(yùn)動(dòng)分析

6、關(guān)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(dǎo)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(dāng)F合=0時(shí)v不再變化，桿進(jìn)入勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dāng)桿速度為 時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電路中電流，桿受到的安培力，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有當(dāng)時(shí)，桿有最大速度點(diǎn)評(píng)：(1)做該類題目時(shí)要畫好受力分析圖，最好在圖上標(biāo)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(guān)系，做好動(dòng)態(tài)分析，一般的思維規(guī)律是：速度的變化，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)的變化，導(dǎo)致電流的變化，導(dǎo)致安培力的變化，導(dǎo)致加速度的變化，從而把握物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化趨勢(shì)，抓住臨界條件題型三：電磁感應(yīng)中的能量問題題型三：電磁感應(yīng)中的能量問題【例5】如圖935所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，左端接有阻值為R的電阻，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度v0，在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸試求：

8、圖935 (1)初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力 (2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，則這一過程中安培力所做的功W1和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1分別為多少？ (3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？ 02201/REBLvIE RFBILB L vFR導(dǎo)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而且在電阻 處又通過電流做功進(jìn)一步將電能轉(zhuǎn)化為焦耳熱 初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 棒中感應(yīng)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(guān)系得，安培力做功 電阻 上產(chǎn)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(chǎn)生的焦耳熱 點(diǎn)評(píng)：(1)導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上做復(fù)雜的變速運(yùn)動(dòng)，回路中的感應(yīng)電流、安培力都是隨時(shí)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(guān)系或能量轉(zhuǎn)化與守恒求解 (2)對(duì)每一階段或全過程，導(dǎo)體棒克服安培力所做的功等于產(chǎn)生的電能，并進(jìn)一步通過電流做功，在純電阻R上，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)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(duì)、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(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)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(dǎo)線和電鍵K連接到兩金屬板上忽略邊緣效應(yīng)，求：(1)該發(fā)電裝置的電動(dòng)勢(shì)；(2)通過電阻R的電流強(qiáng)度；(3)電阻R消耗的電功率圖937 22123()EBdvdrSEBdvSIrRdRSPI RBdvSPRdRS由法拉第電磁感應(yīng)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(zhǎng)為L(zhǎng)=2m

11、、寬為d=1m的金屬“U”型導(dǎo)軌，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖938乙所示在t=0時(shí)刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為=0.1/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地磁場(chǎng)的影響(取g=10m/s2) (1)通過計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況； (2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向； (3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱圖938 1020111201s0.5m1s0.5mmgmavvatxv tatvtxx

12、導(dǎo)體棒先在無磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速運(yùn)動(dòng)，有 導(dǎo)體棒停止運(yùn)動(dòng)，即并代入數(shù)據(jù)解得：，導(dǎo)體棒沒有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。 導(dǎo)體棒在 末已停止運(yùn)動(dòng)，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(dòng)勢(shì)和電流分別為，后回路產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為回路的總長(zhǎng)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(shí)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(dǎo)軌平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

13、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)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(dǎo)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(jī)械能轉(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(gè)質(zhì)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(qiáng)磁場(chǎng)后滑至斜面底端(金屬框下邊與BB重合)，設(shè)金屬框在下滑過程中的速度為v，與此對(duì)應(yīng)的位移為x，那么v2x圖象如圖9310(b)所示，已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)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(jì)算出斜面傾角和勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度d.(g取10m/s2) (2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？金屬框從斜面頂端滑至底端所需的時(shí)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(yùn)動(dòng)，勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域后到達(dá)斜面頂端(金屬框上邊與AA重合)試計(jì)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(jìn)磁場(chǎng)到上邊出磁場(chǎng)，線框均做勻速運(yùn)動(dòng) 所以，【解析】 22211112101213131321216m /s4/sinsin1sin0.01616m0sin104/84/sin2()(4 62.5)ssinvvm sFmgBLvBLmgRmgRBTLvvxxvagxmvm sxmvm sagxxxtgv安，此時(shí)由圖可知，勻加速運(yùn)動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)初速勻加速運(yùn)動(dòng)因此，金屬框從斜面頂端滑至底端所用的時(shí)間為12.3s 4422233241233sinsin22m/s20.25m/s0.1 0.25N0.025N2sin1.95JFFmgmaFmgFFmaB L xBLvvBLmvRxmRaFmaWFdmg xxx安安安安進(jìn)入磁場(chǎng)前在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由上式得，所以，所以做的功