2020届高考物理总复习教科版课件:第10章 电磁感应 专题讲座八 电磁感应的综合应用(一) .pdf
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1、专题讲座八 电磁感应的综合应用专题讲座八 电磁感应的综合应用( (一一) ) 核心探究核心探究 演练提升演练提升 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 电磁感应中的电路问题考点一 电磁感应中的电路问题 1.1.分析电磁感应电路问题的基本思路分析电磁感应电路问题的基本思路 (1)(1)确定电源确定电源: :用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动用法拉第电磁感应定律和楞次定律或右手定则确定感应电动 势的大小和电源势的大小和电源“正负正负”极极, ,电源内部电流从低电势流向高电势电源内部电流从低电势流向高电势; ; (2)(2)分析电路结构分析电路结构: :根据根
2、据“等效电源等效电源”和电路中其他元件的连接方式画出等和电路中其他元件的连接方式画出等 效电路效电路. .注意区别内外电路注意区别内外电路, ,区别路端电压、电动势区别路端电压、电动势; ; (3)(3)利用电路规律求解利用电路规律求解: :根据根据E=BLvE=BLv或或E=n E=n 结合闭合电路欧姆定律、串并联结合闭合电路欧姆定律、串并联 电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解. . t 2.2.电磁感应电路的几个等效问题电磁感应电路的几个等效问题 【典例典例1 1】 (2018(2018芜湖模拟芜湖模拟) )如图所示如图所示, ,在匀强磁场
3、中竖直放置两条足够长的平在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平 行导轨行导轨, ,磁场方向与导轨所在平面垂直磁场方向与导轨所在平面垂直, ,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B B0 0, ,导轨上端连接一导轨上端连接一 阻值为阻值为R R的电阻和开关的电阻和开关S,S,导轨电阻不计导轨电阻不计, ,两金属棒两金属棒a a和和b b的电阻都为的电阻都为R,R,质量分别为质量分别为 m ma a=0.02 kg=0.02 kg和和m mb b=0.01 kg,=0.01 kg,它们与导轨接触良好它们与导轨接触良好, ,并可沿导轨无摩擦地运动并可沿导轨无摩擦地运动, ,若若 将将b b棒固定棒固定, ,
4、开关开关S S断开断开, ,用一竖直向上的恒力用一竖直向上的恒力F F拉拉a a棒棒, ,稳定后稳定后a a棒以棒以v v1 1=10 m/s=10 m/s的的 速度向上匀速运动速度向上匀速运动, ,此时再释放此时再释放b b棒棒,b,b棒恰能保持静止棒恰能保持静止.(g=10 m/s.(g=10 m/s2 2) ) (1)(1)求拉力求拉力F F的大小的大小; ; 核心点拨核心点拨 (1) (1)开关开关S S断开断开,a,a棒向上匀速运动时棒向上匀速运动时,a,b,a,b棒组成闭合电路棒组成闭合电路,b,b 棒释放后恰能静止棒释放后恰能静止, ,说明说明b b棒所受安培力与重力合力为棒所受
5、安培力与重力合力为0.0. 答案答案: :(1)0.3 N (1)0.3 N 核心点拨核心点拨 (2)a(2)a棒固定棒固定, ,开关开关S S闭合闭合, ,释放释放b b棒时的等效电路如图棒时的等效电路如图1 1所所 示示.b.b棒下滑棒下滑, ,当安培力与重力合力为当安培力与重力合力为0 0时时, ,下滑速度最大下滑速度最大. . (2)(2)若将若将a a棒固定棒固定, ,开关开关S S闭合闭合, ,释放释放b b棒棒, ,求求b b棒滑行的最大速度棒滑行的最大速度v v2 2; ; 答案答案: :(2)7.5 m/s(2)7.5 m/s 核心点拨核心点拨 (3)a,b(3)a,b棒都固
6、定棒都固定, ,开关开关S S断开断开, ,由由a a棒受安培力与重力大小相棒受安培力与重力大小相 等可求出电流等可求出电流, ,通过磁感应强度的变化率即可求出两棒的间距通过磁感应强度的变化率即可求出两棒的间距. . (3)(3)若将若将a a棒和棒和b b棒都固定棒都固定, ,开关开关S S断开断开, ,使磁感应强度从使磁感应强度从B B0 0随时间均匀增加随时间均匀增加, ,经经 0.1 s0.1 s后磁感应强度增大到后磁感应强度增大到2B2B0 0时时,a,a棒受到的安培力大小正好等于棒受到的安培力大小正好等于a a棒的重力棒的重力, , 求两棒间的距离求两棒间的距离. . 答案答案:
7、:(3)1 m(3)1 m 方法技巧方法技巧 电磁感应中电路问题的题型特点电磁感应中电路问题的题型特点 闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体做切割磁感线运动, ,在回路中将产生在回路中将产生 感应电动势和感应电流感应电动势和感应电流. .从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算从而考题中常涉及电流、电压、电功等的计算, ,也可能也可能 涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合问题分析涉及电磁感应与力学、电磁感应与能量的综合问题分析. . 多维训练多维训练 AC AC 2.2. 用用E=BLvE=BLv求电动势求电动势 (2018(2018河南
8、商丘模拟河南商丘模拟)()(多选多选) )如图如图( (甲甲) )所示所示,MN,PQ,MN,PQ两条平行的光滑金两条平行的光滑金 属轨道与水平面成属轨道与水平面成=30=30固定在地面上固定在地面上,M,P,M,P之间接电阻箱之间接电阻箱R,R,电阻箱的阻值范围为电阻箱的阻值范围为0 04 ,4 , 导轨所在空间存在匀强磁场导轨所在空间存在匀强磁场, ,磁场方向垂直于轨道平面向上磁场方向垂直于轨道平面向上, ,磁感应强度为磁感应强度为B=0.5 T.B=0.5 T.质量为质量为m m 的金属杆的金属杆abab水平放置在轨道上水平放置在轨道上, ,其接入电路的电阻值为其接入电路的电阻值为r.r
9、.现从静止释放杆现从静止释放杆ab,ab,测得最大速度为测得最大速度为 v vm m. .改变电阻箱的阻值改变电阻箱的阻值R,R,得到得到v vm m与与R R的关系如图的关系如图( (乙乙) )所示所示. .已知轨道间距为已知轨道间距为L=2 m,L=2 m,重力加速度重力加速度 取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,轨道足够长且电阻不计轨道足够长且电阻不计. .则则( ( ) ) A.A.金属杆滑动时产生的感应电流方向是金属杆滑动时产生的感应电流方向是abMPaabMPa B.B.当当R=0R=0时时, ,杆杆abab匀速下滑过程中产生感应电动势的大小为匀速下滑过程中产生感应电动
10、势的大小为2 V2 V C.C.金属杆的质量为金属杆的质量为m=0.2 kg,m=0.2 kg,电阻电阻r=2 r=2 D.D.当当R=4 R=4 时时, ,回路瞬时电功率每增加回路瞬时电功率每增加1 W1 W的过程中合外力对杆做的功为的过程中合外力对杆做的功为0.6 J0.6 J BCDBCD 考点二 电磁感应的图像问题考点二 电磁感应的图像问题 1.1.图像问题类型图像问题类型 2.2.解题关键解题关键 弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进弄清初始条件、正负方向的对应变化范围、所研究物理量的函数表达式、进 出磁场的转折点等是解决此类问题的关键出磁场的转折点等是
11、解决此类问题的关键. . 3.3.解决图像问题的一般步骤解决图像问题的一般步骤 (1)(1)明确图像的种类明确图像的种类, ,即是即是B-tB-t图还是图还是-t-t图图, ,或者或者E-tE-t图、图、I-tI-t图等图等; ; (2)(2)分析电磁感应的具体过程分析电磁感应的具体过程; ; (3)(3)用右手定则、楞次定律、左手定则或安培定则确定有关方向的对应关系用右手定则、楞次定律、左手定则或安培定则确定有关方向的对应关系; ; (4)(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等知识写出函数关 系式系式; ; (5)
12、(5)根据函数关系式根据函数关系式, ,进行数学分析进行数学分析, ,如分析斜率的变化、截距等如分析斜率的变化、截距等; ; (6)(6)画图像或判断图像画图像或判断图像. . 4.4.解决电磁感应图像类选择题的两个常用方法解决电磁感应图像类选择题的两个常用方法 【典例典例2 2】 (2017 (2017德州一模德州一模)()(多选多选) )如图所示如图所示,abcd,abcd为一边长为为一边长为L L的正方形导线的正方形导线 框框, ,导线框位于光滑水平面内导线框位于光滑水平面内, ,其右侧为一匀强磁场区域其右侧为一匀强磁场区域, ,磁场的边界与线框的磁场的边界与线框的 cdcd边平行边平行
13、, ,磁场区域的宽度为磁场区域的宽度为2L,2L,磁感应强度为磁感应强度为B,B,方向竖直向下方向竖直向下. .线框在一垂直线框在一垂直 于于cdcd边的水平恒定拉力边的水平恒定拉力F F作用下沿水平方向向右运动作用下沿水平方向向右运动, ,直至通过磁场区域直至通过磁场区域.cd.cd边边 刚进入磁场时刚进入磁场时, ,线框开始匀速运动线框开始匀速运动, ,规定线框中电流沿逆时针时方向为正规定线框中电流沿逆时针时方向为正, ,则导则导 线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中,a,b,a,b两端的电压两端的电压U Uab ab及导线框中的 及导线框中的 电流
14、电流i i随随cdcd边的位置坐标边的位置坐标x x变化的图线可能是变化的图线可能是( ( ) ) BDBD 核心点拨核心点拨 线框全部进入磁场后线框全部进入磁场后, ,在磁场中运动过程中虽然无电流但有在磁场中运动过程中虽然无电流但有 电动势电动势,U,Uab ab不为零 不为零. . 反思总结反思总结 动生感应电流的图像分析技巧动生感应电流的图像分析技巧 (1)(1)读题明确题目中规定的正方向读题明确题目中规定的正方向. . (2)(2)对切割磁感线的过程进行分段研究对切割磁感线的过程进行分段研究, ,利用排除法缩小目标利用排除法缩小目标, ,先分析电流方向先分析电流方向 后分析大小后分析大
15、小; ;注意回路中无电流时是否有感应电动势注意回路中无电流时是否有感应电动势. . (3)(3)对涉及与电磁感应有关的速度、安培力、电势差、电功等可应用有关规律对涉及与电磁感应有关的速度、安培力、电势差、电功等可应用有关规律 进行分析进行分析, ,最后确定答案最后确定答案. . 多维训练多维训练 1.1. 由图像分析电磁感应过程由图像分析电磁感应过程 (2018(2018潮南区模拟潮南区模拟) )如图如图( (甲甲) )所示所示, ,电阻不计、电阻不计、 间距为间距为L L的光滑平行导轨水平放置的光滑平行导轨水平放置, ,左端连接定值电阻左端连接定值电阻R,R,电阻可忽略的金属杆电阻可忽略的金
16、属杆 abab放在导轨上且与导轨接触良好放在导轨上且与导轨接触良好, ,整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中. . 现对金属杆现对金属杆abab施加一外力施加一外力, ,使金属杆使金属杆abab沿导轨向右匀速运动沿导轨向右匀速运动, ,已知外力对已知外力对abab杆杆 做功的功率与杆的速率的二次方间的关系如图做功的功率与杆的速率的二次方间的关系如图( (乙乙) )所示所示, ,该图线斜率为该图线斜率为k,k,则该则该 磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为( ( ) ) C C B B 考点三 电磁感应中的动力学问题考点三 电磁感应中的动力学问题 1.1.两种
17、状态及处理方法两种状态及处理方法 2.2.力学对象和电学对象的相互关系力学对象和电学对象的相互关系 3.3.用用“四步法四步法”分析电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题 【典例典例3 3】 (2016 (2016全国全国卷卷,24),24)如图如图, ,水平面水平面( (纸面纸面) )内间距为内间距为l l的平行金属导的平行金属导 轨间接一电阻轨间接一电阻, ,质量为质量为m,m,长度为长度为l l的金属杆置于导轨上的金属杆置于导轨上.t=0.t=0时时, ,金属杆在水平金属杆在水平 向右、大小为向右、大小为F F的恒定拉力作用下由静止开始运动的恒定拉力作用下由静止开始运动.t.t
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- 2020届高考物理总复习教科版课件:第10章 电磁感应 专题讲座八 电磁感应的综合应用一 2020 高考 物理 复习 教科版 课件 10 专题讲座 综合 应用
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