(天津?qū)Ｓ?2020高考物理二輪復(fù)習(xí)專題四電路和電磁感應(yīng)第12講電磁感應(yīng)課件

1、第12講電磁感應(yīng)第12講電磁感應(yīng)-2-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向-2-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向-3-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向1.(多選)(2019全國(guó)卷1)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其邊界如圖甲中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖甲所示;磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。則在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)()-3-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向1.(多選)(2019-4-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終

2、沿順時(shí)針方向答案:BC 解析:根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針方向,B正確。從0時(shí)刻到t1時(shí)刻,電流方向未變,磁場(chǎng)方向改變,根據(jù)左手定則,安培力方向必定改變,A錯(cuò)誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,-4-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向A.圓環(huán)所受安培力的方-5-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律,閉合電路歐姆定律。能力要求本題是電磁感應(yīng)與電路相結(jié)合的綜合題,根據(jù)題意應(yīng)用楞次定律、左手定則、電磁感應(yīng)定律、電阻定律與歐姆定律即可解題。-5-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)-6-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向2.(多選)(2018全國(guó)卷3)如圖甲所示,在同一平

3、面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦式交變電流i,i的變化如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針方向 AC -6-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向2.(多選)(2018-7-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向解析:PQ中的電流在導(dǎo)線框R中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),所以線框R中的磁增強(qiáng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針方向,C選項(xiàng)正確;在T時(shí)刻,線框R中的磁場(chǎng)從垂直紙面向外減弱變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶镌鰪?qiáng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針方向,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。-7-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向解析:P

4、Q中的電流在導(dǎo)-8-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)電磁感應(yīng)圖像。能力要求據(jù)右手螺旋定則得出直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方向,結(jié)合交變電流電流大小的變化,根據(jù)楞次定律判斷電勢(shì)的高低。-8-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)電磁感應(yīng)圖像。-9-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向3.(2019天津卷)如圖所示,固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長(zhǎng)度也為l、電阻均為R,兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連,線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng),磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。PQ的

5、質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)、電阻忽略不計(jì)。-9-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向3.(2019天津卷-10-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(1)閉合S,若使PQ保持靜止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;(2)斷開S,PQ在上述恒力作用下,由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。-10-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(1)閉合S,若使P-11-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向解析:(1)設(shè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E, 設(shè)PQ受到的安培力為F安,有F安=BIPQl保持PQ靜止,由受力平衡,有F=F安方向水平向右。 -11-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向解析:(1)設(shè)

6、線圈中-12-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(2)設(shè)PQ由靜止開始到速度大小為v的加速過程中,PQ運(yùn)動(dòng)的位移為x,所用時(shí)間為t,回路中的磁通量變化為,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為-12-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(2)設(shè)PQ由靜止開-13-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律,電磁感應(yīng)中的能量問題。能力要求分析解答第(2)問時(shí)注意分析功能關(guān)系,求出安培力做功。-13-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)法拉第電磁感-14-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向4.(2018天津卷)真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖甲是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型,圖中粗實(shí)線表示固定在水

7、平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌,電阻忽略不計(jì)。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的金屬棒,通過絕緣材料固定在列車底部,并與導(dǎo)軌良好接觸,其間距也為l,列車的總質(zhì)量為m。列車啟動(dòng)前,ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,如圖甲所示。為使列車啟動(dòng),需在M、N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源,電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉。-14-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向4.(2018天津-15-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向 甲 乙(1)要使列車向右運(yùn)行,啟動(dòng)時(shí)圖甲中M、N哪個(gè)接電源正極,并簡(jiǎn)要說明理由;(2)求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大小;

8、(3)列車減速時(shí),需在前方設(shè)置如圖乙所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為v0,此時(shí)ab、cd均在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域,試討論:要使列車停下來(lái),前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)?-15-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向 甲-16-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向解析:(1)M接電源正極。列車要向右運(yùn)動(dòng),安培力方向應(yīng)向右。根據(jù)左手定則,接通電源后,金屬棒中電流方向由a到b、由c到d,故M接電源正極。(2)由題意,啟動(dòng)時(shí)ab、cd并聯(lián),設(shè)回路總電阻為R總,設(shè)兩根金屬棒所受安培力之和為F,有F=IlB根據(jù)牛頓第二定律有F=ma-16-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向

9、解析:(1)M接電源-17-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(3)設(shè)列車減速時(shí),cd進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)t時(shí)間ab恰好進(jìn)入磁場(chǎng),此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化為,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1,由法拉第電磁感應(yīng)定律有設(shè)cd受到的平均安培力為F,有F=IlB以向右為正方向,設(shè)t時(shí)間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖,有I沖=-Ft同理可知,回路出磁場(chǎng)時(shí)ab受安培力沖量仍為上述值,設(shè)回路進(jìn)出-17-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向(3)設(shè)列車減速時(shí),-18-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)電磁感應(yīng),動(dòng)量定理,牛頓運(yùn)動(dòng)定律。能力要求分析解答第(3)問的難點(diǎn)在于找出列車通過相同有界磁場(chǎng)過程動(dòng)量變化量是相同的。-18

10、-專題知識(shí)理脈絡(luò)真題詮釋導(dǎo)方向命題考點(diǎn)電磁感應(yīng),動(dòng)-19-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四楞次定律與電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用考查方向常以選擇題形式考查。突破方略1.楞次定律中“阻礙”的主要表現(xiàn)形式(1)阻礙原磁通量的變化“增反減同”;(2)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)“來(lái)拒去留”;(3)使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)“增縮減擴(kuò)”;(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)“增反減同”;(5)感應(yīng)電流產(chǎn)生的“結(jié)果”阻礙引起感應(yīng)電流的“原因”。-19-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四楞次定律與電磁感應(yīng)定-20-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四2.求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的五種類型 3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電源與電路(1)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部

11、分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。(2)在電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極。(3)電源兩端的電壓為路端電壓。-20-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四2.求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小-21-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四模型構(gòu)建【例1】(多選)(2019湖南常德期末)圖甲為興趣小組制作的無(wú)線充電裝置中的受電線圈示意圖,已知線圈匝數(shù)n=100、電阻r=1 、橫截面積S=1.510-3 m2,外接電阻R=7 。線圈處在平行于線圈軸線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示,則()-21-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四模型構(gòu)建-22-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四A.在t=0.01 s時(shí)通過R的電流發(fā)生改變B.在t=0

12、.01 s時(shí)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=0.6 VC.在00.02 s內(nèi)通過電阻R的電荷量q=1.510-3 CD.在0.020.03 s內(nèi)R產(chǎn)生的焦耳熱為Q=1.810-3 J答案:BC -22-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四A.在t=0.01 -23-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四解析:根據(jù)楞次定律可知,在00.01 s內(nèi)電流方向和在0.010.02 s內(nèi)電流方向相同,故A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知:故B正確;在00.02 s內(nèi),產(chǎn)生的感應(yīng)電流為電荷量為q=It=0.0750.02 C=1.510-3 C,故C正確;-23-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四解析:根據(jù)楞次定律可-24-突

13、破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四在0.020.03 s內(nèi),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 R上產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=0.15270.01 J=1.57510-3 J,故D錯(cuò)誤。-24-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四在0.020.03-25-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四遷移訓(xùn)練1.(2019天津河西一模)如圖所示,彈簧上端固定,下端懸掛一個(gè)磁鐵。如果在磁鐵下端的水平桌面上放一個(gè)固定的閉合線圈,并使磁極上下振動(dòng)。磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,說法正確的是()A.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力始終向上B.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力先向上再向下C.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力始終向下D.線圈給磁鐵的磁場(chǎng)力先向下再向上A 解析:根據(jù)楞次定律的

14、“來(lái)拒去留”,則當(dāng)磁鐵在向下運(yùn)動(dòng)的過程中,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,形成感應(yīng)磁場(chǎng),從而阻礙磁鐵的向下運(yùn)動(dòng),則線圈給它的磁場(chǎng)力始終向上,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。-25-突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四遷移訓(xùn)練A 解析:根-26-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的圖像問題突破方略1.磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流時(shí)一般由B-t圖像或-t圖像,判斷I-t或E-t關(guān)系。(1)注意正方向的規(guī)定。(2)B-t圖像、-t圖像的斜率不變時(shí),E、I大小方向不變;反之電流、電動(dòng)勢(shì)恒定時(shí),B()隨時(shí)間均勻變化。(3)安培力大小與B、I、l有關(guān),當(dāng)I、l不變,B隨時(shí)間均勻變化時(shí)安培力隨時(shí)間均勻變化。2.導(dǎo)體棒、

15、線框切割磁感線時(shí)有效切割長(zhǎng)度:導(dǎo)體首尾連線在垂直磁場(chǎng)、垂直切割速度方向上的投影長(zhǎng)度。-26-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的圖像問題-27-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建【例2】(多選)(2019湖北省武漢市調(diào)研)如圖甲所示,在足夠長(zhǎng)的光滑的斜面上放置著金屬線框,垂直于斜面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定垂直斜面向上為正方向)。t=0時(shí)刻將線框由靜止釋放,在線框下滑的過程中,下列說法正確的是()A.線框中產(chǎn)生大小、方向周期性變化的電流B.MN邊受到的安培力先減小后增大C.線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.線框中產(chǎn)生的熱量等于其機(jī)械能的損失BC -27-突

16、破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建BC -28-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:穿過線框的磁通量先向下減小,后向上增加,則根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流方向不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因B的變化率不變,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,感應(yīng)電流不變,而B的大小先減小后增加,根據(jù)F=BIl可知,MN邊受到的安培力先減小后增大,選項(xiàng)B正確;因線框平行的兩邊電流等大反向,則整個(gè)線框受的安培力為零,則線框下滑的加速度不變,線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;因安培力對(duì)線框做功為零,斜面光滑,則線框的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。-28-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:穿過線框的磁通-29-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二以

17、題說法解決兩類圖像問題的方法(1)圖像選擇問題求解物理圖像的選擇類問題可用“排除法”,即排除與題目要求相違背的圖像,留下正確圖像;也可用“對(duì)照法”,即按照題目要求畫出正確的草圖,再與選項(xiàng)對(duì)照,選出正確選項(xiàng)。解決此類問題的關(guān)鍵就是把握?qǐng)D像特點(diǎn)、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程的變化規(guī)律或關(guān)鍵物理狀態(tài)。-29-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二以題說法解決兩類圖像-30-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(2)圖像分析問題在定性分析物理圖像時(shí),要明確圖像中的橫軸與縱軸所代表的物理量,要弄清圖像的物理意義,借助有關(guān)的物理概念、公式、定理和定律作出分析判斷;而對(duì)物理圖像定量計(jì)算時(shí),要搞清圖像所揭示的

18、物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)系,并要注意物理量的單位換算問題,要善于挖掘圖像中的隱含條件,明確有關(guān)圖線與坐標(biāo)軸所包圍的面積、圖線在某位置的斜率(或其絕對(duì)值)、圖線在縱軸和橫軸上的截距所表示的物理意義。-30-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(2)圖像分析問題-31-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二遷移訓(xùn)練2.(2019天津期末)如圖甲所示,閉合矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。規(guī)定垂直紙面向外為磁場(chǎng)的正方向,順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,水平向右為安培力的正方向。關(guān)于線框中的感應(yīng)電流i和ad邊所受的安培力F隨時(shí)間t變化的圖

19、像,下列選項(xiàng)正確的是()B -31-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二遷移訓(xùn)練B -32-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:由圖示B-t圖像可知,01 s時(shí)間內(nèi),B增大,增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流是順時(shí)針的,為正值;12 s磁通量不變,無(wú)感應(yīng)電流;23 s,B的方向垂直紙面向外,B減小,減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,感應(yīng)電流是負(fù)的;34 s內(nèi),B的方向垂直紙面向里,B增大,增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向,感應(yīng)電流是負(fù)的,故A錯(cuò)誤,B正確。由左手定則可知,在01 s內(nèi),ad受到的安培力方向水平向右,是正的;12 s無(wú)感應(yīng)電流,沒有安培力;24 s時(shí)間內(nèi),安培力水平

20、向左,是負(fù)的;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)I、L不變,B均勻變化,則安培力F均勻變化,不是定值,故C、D錯(cuò)誤。-32-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:由圖示B-t圖-33-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與能量綜合問題考查方向常以計(jì)算題或選擇題形式考查。突破方略1.電磁感應(yīng)與動(dòng)力學(xué)綜合題的解題策略(1)做好電路分析,明確電源與外電路,可畫等效電路圖。(2)做好受力分析,把握安培力的特點(diǎn),安培力大小與導(dǎo)體棒速度有關(guān),一般在牛頓第二定律方程里討論,v的變化影響安培力大小,進(jìn)而影響加速度大小,加速度的變化又會(huì)影響v的變化。(3)做好運(yùn)動(dòng)過程分析:注意導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)或離開磁場(chǎng)

21、時(shí)的速度是否達(dá)到“收尾速度”。-33-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)與-34-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二2.電磁感應(yīng)中能量的三種求解方法(1)利用克服安培力做功求解:電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功。(2)利用能量守恒定律求解:若只有電能和機(jī)械能參與轉(zhuǎn)化,則機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能。(3)利用電路的相關(guān)公式電功公式或電熱公式求解:若通過電阻的電流是恒定的或電流的有效值已知,則可直接利用電功公式或焦耳定律求解熱量。特別提醒注意區(qū)分回路中某個(gè)元件的熱量和回路總熱量,不能混淆。-34-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二2.電磁感應(yīng)中能量的-35-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四

22、突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建【例3】(2019河北保定質(zhì)檢)如圖所示,豎直平行光滑金屬導(dǎo)軌間距為l,上端接阻值為R的電阻,下端接電源和開關(guān)S,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為R,整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),一質(zhì)量為m,電阻也為R的金屬棒恰好能靜止在導(dǎo)軌上,金屬棒與導(dǎo)軌一直保持良好接觸,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且不計(jì)電阻,重力加速度為g。(1)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;(2)斷開開關(guān)后,金屬棒開始運(yùn)動(dòng),求金屬棒最終的運(yùn)動(dòng)速度。-35-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建-36-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二分析推理(1)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電路結(jié)構(gòu)是怎樣的?(2)斷開開關(guān)后,金屬棒做什么運(yùn)動(dòng)?(1)

23、提示:如圖所示。(2)提示:先是做加速度a越來(lái)越小的加速直線運(yùn)動(dòng),最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)。-36-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二分析推理(1)提示:-37-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:(1)設(shè)金屬棒中電流為I,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B由于金屬棒靜止,則mg=BIl對(duì)于整個(gè)電路,由閉合電路的歐姆定律E=2IR+IR由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于導(dǎo)軌平面向里。 -37-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二解析:(1)設(shè)金屬棒-38-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(2)金屬棒最終做勻速直線運(yùn)動(dòng),仍然處于平衡狀態(tài),棒中電流仍為I,設(shè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,再由歐姆定律得:E=2IR設(shè)金屬棒最終的

24、速度大小為v,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=Blv-38-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(2)金屬棒最終做勻-39-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二以題說法解題思路分析 -39-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二以題說法解題思路分析-40-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二遷移訓(xùn)練3.(2019湖北四地七校聯(lián)考)如圖所示,相距l(xiāng)=0.5 m的平行導(dǎo)軌MNS、PQT處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平導(dǎo)軌處的磁場(chǎng)方向豎直向上,光滑傾斜導(dǎo)軌處的磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向下。質(zhì)量均為m=40 g、電阻均為R=0.1 的導(dǎo)體棒ab、cd均垂直放置于導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。-40-

25、突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二遷移訓(xùn)練-41-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二質(zhì)量為mC=200 g的物體C,用絕緣細(xì)線繞過光滑的定滑輪分別與導(dǎo)體棒ab、cd相連接。細(xì)線沿導(dǎo)軌中心線且在導(dǎo)軌平面內(nèi),細(xì)線及滑輪質(zhì)量不計(jì)。已知傾斜導(dǎo)軌與水平面的夾角=37,水平導(dǎo)軌與ab棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4。重力加速度g取10 m/s2,水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),導(dǎo)體棒cd運(yùn)動(dòng)中始終不離開傾斜導(dǎo)軌。物體C由靜止釋放,當(dāng)它達(dá)到最大速度時(shí)下落高度h=1 m,試求這一運(yùn)動(dòng)過程中:(sin 37=0.6,cos 37=0.8)(1)物體C能達(dá)到的最大速度vm是多少?(2)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能是多少?(3)連接cd棒的細(xì)線對(duì)cd棒做的

26、功是多少?-41-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二質(zhì)量為mC=200 -42-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二答案:(1)2 m/s(2)1.2 J(3)0.84 J解析:(1)C達(dá)到最大速度vm時(shí),由法拉第電磁感應(yīng)定律得,回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=2Blvm導(dǎo)體棒ab、cd受到的安培力為F=BIl對(duì)物體C受力分析可知,mCg=T線=mg+2F+mgsin 37聯(lián)立式得vm=2 m/s。(2)設(shè)系統(tǒng)在該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為E1,由能量守恒定律得: 聯(lián)立式,并代入數(shù)據(jù)解得E1=1.2 J。-42-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二答案:(1)2 m/-43-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(3)導(dǎo)體棒c

27、d的受力分析如圖所示,運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能E2=mgh=0.16 J結(jié)合第(2)問的計(jì)算結(jié)果知,這一過程電流產(chǎn)生的內(nèi)能E3=E1-E2=1.04 J又因?yàn)閍b棒、cd棒的電阻相等,故電流通過cd棒產(chǎn)生的內(nèi)能E4=0.52 J對(duì)導(dǎo)體棒cd,設(shè)這一過程中細(xì)線對(duì)其做的功為W,克服安培力做的功大小是WA,則由動(dòng)能定理得:-43-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(3)導(dǎo)體棒cd的受-44-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)與動(dòng)量、能量綜合問題考查方向常以計(jì)算題或選擇題形式考查。突破方略1.應(yīng)用動(dòng)量定理可以由動(dòng)量變化來(lái)求解變力的沖量。如在導(dǎo)體棒做非勻變速運(yùn)動(dòng)的問題中,應(yīng)用動(dòng)量定理可以解決

28、牛頓運(yùn)動(dòng)定律不易解答的問題。2.在相互平行的水平軌道間的雙導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向,合外力為零,若不受其他外力,兩導(dǎo)體棒的總動(dòng)量守恒,解決此類問題往往要應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。-44-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二電磁感應(yīng)與動(dòng)量、能量-45-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建【例4】如圖所示,兩根質(zhì)量均為m=2 kg的金屬棒垂直放在光滑的水平導(dǎo)軌上,左右兩部分導(dǎo)軌間距之比為12,導(dǎo)軌間有大小相等但左、右兩部分方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩棒電阻與棒長(zhǎng)成正比,不計(jì)導(dǎo)軌電阻?，F(xiàn)用250 N的水平拉力F向右拉CD棒,CD棒運(yùn)動(dòng)s=0.5 m時(shí)其上產(chǎn)生的焦耳熱為Q2=3

29、0 J,此時(shí)兩棒速率之比為vAvC=12,現(xiàn)立即撤去拉力F,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且兩棒始終在不同磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),求:-45-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二模型構(gòu)建-46-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(1)在CD棒運(yùn)動(dòng)0.5 m的過程中,AB棒上產(chǎn)生的熱量;(2)撤去拉力F瞬間,兩棒的速度大小vA和vC;(3)撤去拉力F后,兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小vA和vC。分析推理(1)在CD棒運(yùn)動(dòng)0.5 m的過程中,兩棒中電流相同嗎?(2)撤去拉力F后,兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小vA和vC相等嗎?(1)提示:相同。(2)提示:不相等。-46-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(1)在CD棒運(yùn)動(dòng)0-47-突破點(diǎn)三突

30、破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二答案:(1)15 J(2)4 m/s8 m/s(3)6.4 m/s3.2 m/s解析:(1)設(shè)兩棒的長(zhǎng)度分別為l和2l,所以電阻分別為R和2R,由于電路中任何時(shí)刻電流均相等,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知Q1Q2=12,則AB棒上產(chǎn)生的熱量Q1=15 J。(2)根據(jù)能量守恒定律,又vAvC=12,聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得vA=4 m/s,vC=8 m/s。-47-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二答案:(1)15 J-48-突破點(diǎn)三突破點(diǎn)四突破點(diǎn)一突破點(diǎn)二(3)撤去拉力F后,AB棒繼續(xù)向左做加速運(yùn)動(dòng),而CD棒向右做減速運(yùn)動(dòng),兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電路中電流為零,即兩棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小相等,此時(shí)兩棒的速度滿足BLvA=B2LvC即vA=2vC(不對(duì)過程進(jìn)行分析,認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)量守恒是常見錯(cuò)誤