《必修二第九章第3單元電磁感應規(guī)律的綜合應用ppt課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《必修二第九章第3單元電磁感應規(guī)律的綜合應用ppt課件（77頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

一、電磁感應中的電路問題 1．在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生 變化的回路將產(chǎn)生感應電動勢，該導體或回路相當于電源．因此，電磁感應問題往往與電路問題聯(lián)系在一起．,2．解決與電路相聯(lián)系的電磁感應問題的基本方法 (1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律(右手定則)確定感應 電動勢的大小和方向； (2)畫等效電路； (3)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等 公式求解．,(1)某段導體作為外電路時，它兩端的電壓就是電流與其 電阻的乘積． (2)某段導體作為電源時，它兩端的電壓就是路端電壓， 等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減去內(nèi)電 壓．當其電阻不計時，路端電壓等于電源電動勢． (3)某段導體做電源，斷路時電壓等于電動勢．,二、電磁感應中的動力學問題 1．通電導體在磁場中將受到安培力作用，電磁感應問 題往往和力學問題聯(lián)系在一起．解決的基本方法如下： (1)用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小 和方向； (2)求回路中的電流； (3)分析導體受力情況(包含安培力在內(nèi)的全面受力分析)； (4)根據(jù)平衡條件或牛頓第二定律列方程．,2．兩種狀態(tài)處理 (1)導體處于平衡態(tài)——靜止或勻速直線運動狀態(tài)． 處理方法：根據(jù)平衡條件——合外力等于零列式分析． (2)導體處于非平衡態(tài)——加速度不等于零． 處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析，或結(jié)合功能關(guān)系分析．,三、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化問題 1．電磁感應過程實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程．電 磁感應過程中產(chǎn)生的感應電流在磁場中必定受到安培力作用，因此要維持感應電流的存在，必須有“外力”克服安培力做功．此過程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能．安培力做功的過程是電能轉(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．,2．求解電能的主要思路 (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 服安培力所做的功； (2)利用能量守恒求解：機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能； (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． 3．解決電磁感應現(xiàn)象中的能量問題的一般步驟 (1)確定等效電源． (2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量發(fā) 生了相互轉(zhuǎn)化． (3)根據(jù)能量守恒列方程求解．,四、電磁感應中的圖象問題,1．用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊 長為0.2 m，正方形的一半放在垂 直紙面向里的勻強磁場中，如圖 9－3－1所示．當磁場以10 T/s的 變化率增強時，線框中a，b兩點 間的電勢差是 ( ) 圖9－3－1 A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V,答案：B,2．如圖9－3－2所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接 有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于 ( ),A．棒的機械能增加量 B．棒的動能增加量 C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量,圖9－3－2,解析：棒加速上升時受到重力、拉力F及安培力．根據(jù)功能原理可知力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機械能的增加量，A正確．,答案：A,3．物理實驗中，常用一種叫做“沖擊 電流計”的儀器測定通過電路的電 量．如圖9－3－3所示，探測線圈與 沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的 磁感應強度．已知線圈的匝數(shù)為n， 圖9－3－3 面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測勻強磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計測出通過線圈的電量為q，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應強度為 ( ),答案：C,4．如圖9－3－4所示，一閉合直 角三角形線框以速度v勻速穿 過勻強磁場區(qū)域．從BC邊進入 磁場區(qū)開始計時，到A點離開 圖9－3－4 磁場區(qū)為止的過程中，線框內(nèi)感應電流的情況(以逆時針方向為電流的正方向)是圖9－3－5中的 ( ),圖9－3－5,解析：BC邊剛進入磁場時，產(chǎn)生的感應電動勢最大，由右手定則可判定電流方向為逆時針方向，是正值，隨線框進入磁場，有效長度l逐漸減小，由E＝Blv得電動勢均勻減小，即電流均勻減小；當線框剛出磁場時，切割磁感線的有效長度l最大，故電流最大，且為順時針方向，是負值，此后電流均勻減小，故只有A圖象符合要求．,答案：A,5．如圖9－3－6所示，平行長直金屬 導軌置于水平面內(nèi)，間距為L，導軌 左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m 的導體棒垂直跨接在導軌上，導軌和 導體棒的電阻均不計，且接觸良好， 圖9－3－6 在導軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，開始時，導體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當磁場以速度v勻速向右移動時，導體棒隨之開始運動，同時受到水平向左，大小為Ff的摩擦阻力作用，并很快達到恒定速度，此時導體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)．求：,(1)導體棒在達到恒定速度前做什么運動？ (2)導體棒所達到的恒定速度vt的大小． (3)若要使導體棒不動，摩擦阻力至少要多大？,對電磁感應電路問題的理解,[師 之 說] 1．對電源的理解 電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．在電磁感應現(xiàn)象里，通過導體切割磁感線和線圈磁通量的變化而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． 2．對電路的理解 內(nèi)電路是切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈， 外電路由電阻、電容等電學元件組成．,[關(guān)鍵一點] (1)求解一段時間內(nèi)的電量用電流平均值． (2)求一段時間內(nèi)的熱量用電流的有效值． (3)求瞬時功率要用瞬時值，求解平均功率要用有效值．,兩根光滑的長直金屬導軌 MN、M′N′平行置于同一水平面內(nèi)， 導軌間距為l，電阻不計，M、M′處 接有如圖9－3－7所示的電路，電路中 各電阻的阻值均為R，電容器的電容為 圖9－3－7 C.長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導軌放置，導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中．a(chǎn)b在外力作用下向右勻速運動且與導軌保持良好接觸，在ab運動距離為x的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q.求： (1)ab運動速度v的大小； (2)電容器所帶的電荷量q.,[思路點撥] ab切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢為電源電動勢，可由E＝Blv計算，其中v為所求，再結(jié)合歐姆定律、焦耳定律、電容器及運動學知識列方程可解得．,解決此類問題要分清電路的組成，產(chǎn)生感應電動勢的部分為電源，其電路部分為內(nèi)電路，其余則為外電路，然后畫出等效電路圖，再結(jié)合電磁感應定律及直流電路的知識即可求解.,[學 之 用],電磁感應圖象問題分析,[師 之 說],1．圖象問題的特點 考查方式比較靈活，有時根據(jù)電磁感應現(xiàn)象發(fā)生的過程，確定圖象的正確與否，有時依據(jù)不同的圖象，進行綜合計算． 2．解題關(guān)鍵 弄清初始條件，正、負方向的對應，變化范圍，所研究物理量的函數(shù)表達式，進出磁場的轉(zhuǎn)折點是解決問題的關(guān)鍵．,3．解決圖象問題的一般步驟 (1)明確圖象的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、 I－t圖等． (2)分析電磁感應的具體過程． (3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)P(guān)系． (4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓定律等規(guī)律 寫出函數(shù)關(guān)系式． (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、 截距等． (6)畫圖象或判斷圖象．,一矩形線圈位于一隨時間t變化的磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面(紙面)向里，如圖9－3－9甲所示．磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖9－3－9乙所示．以I表示線圈中的感應電流，以圖9－3－9甲中線圈上箭頭所示方向的電流為正，則圖9－3－10所示的I－t圖中正確的是 ( ),圖9－3－9,圖9－3－10,[思路點撥] 先由楞次定律判定感應電流的方向，再根據(jù)法拉第電磁感應定律確定感應電動勢和感應電流的大小情況．,[答案] A,電磁感應圖象問題，也與其他部分的圖象問題一樣，要從圖象的坐標軸、點、線、截距、斜率、面積等方面挖掘解題信息．不同的是，這部分的圖象問題，除從圖象挖掘信息之外，還要用楞次定律、法拉第電磁感應定律、右手定則、左手定則等加以分析判斷.,[學 之 用] 2．(2010·上海高考)如圖9－3－11， 一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應 強度大小均為B，方向分別垂直 于光滑水平桌面向下和向上的勻 強磁場，磁場寬度均為L.邊長為L 圖9－3－11 的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上．使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是圖9－3－12的 ( ),圖9－3－12,答案：A,電磁感應中的力與能的分析,1．運動的動態(tài)結(jié)構(gòu),[師 之 說],2．能量轉(zhuǎn)化特點,3．安培力在不同情況下的作用 (1)當磁場不動、導體做切割磁感線的運動時，導體所受安 培力與導體運動方向相反，此即電磁阻尼．在這種情況下，安培力對導體做負功，即導體克服安培力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，進而轉(zhuǎn)化為焦耳熱． (2)當導體開始時靜止、磁場(磁體)運動時，由于導體相對 磁場向相反方向做切割磁感線運動而產(chǎn)生感應電流，進而受到安培力作用，這時安培力成為導體運動的動力，此即電磁驅(qū)動．在這種情況下，安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為導體的機械能．,在利用能量守恒解決電磁感應中的問題時，要分析安培力的做功情況，即安培力在導體運動過程中是做正功還是做負功．另外，參與能量轉(zhuǎn)化的形式要考慮周全，要考慮準確哪些形式的能量增加，哪些形式的能量減少．,(2011·鎮(zhèn)江模擬)如圖 9－3－13所示，一根電阻為R＝ 12 Ω的電阻絲做成一個半徑為r＝ 1 m的圓形導線框，豎直放置在水 平勻強磁場中，線框平面與磁場方 向垂直，磁感應強度為B＝0.2 T， 圖9－3－13 現(xiàn)有一根質(zhì)量為m＝0.1 kg、電阻不計的導體棒，自圓形導線框最高點靜止起沿線框下落，在下落過程中始終與線框,[答案] (1)8.8 m/s2 (2)0.44 J,3．如圖9－3－14所示，兩根相距L 平行放置的光滑導電軌道，與 水平面的夾角均為α，軌道間有 電阻R，處于磁感應強度為B、方 向豎直向上的勻強磁場中，一根 圖9－3－14 質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，由靜止開始沿導電軌道下滑．設下滑過程中桿ab始終與軌道保持垂直，且接觸良好，導電軌道有足夠的長度，且電阻不計． (1)桿ab將做什么運動？ (2)若開始時就給ab沿軌道向下的拉力F使其由靜止開始向下做 加速度為a的勻加速運動(a＞gsinα)，求拉力F與時間t的關(guān)系式．,[學 之 用],1．(2010·廣東高考)如圖9－3－15所示， 平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū) 域，細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速 圖9－3－15 運動到M′N′的過程中，棒上感應電動勢E隨時間t變化的圖示，可能正確的是 ( ),圖9－3－16,解析：金屬棒勻速運動，進入磁場前和經(jīng)過磁場后感應電動勢均為零，經(jīng)過磁場過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小恒定，故A正確．,答案：A,2．(2010·安徽高考)如圖9－3－17 所示，水平地面上方矩形區(qū)域 內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁 場，兩個邊長相等的單匝閉合 正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相 圖9－3－17 同材料、不同粗細的導線繞制(Ⅰ為細導線)．兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面．運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界．設線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2，不計空氣阻力，則 ( ),A．v1Q2 D．v1＝v2，Q1Q2,答案：D,3．(2010·天津高考)如圖9－3－18 所示，質(zhì)量m1＝0.1 kg，電阻R1 ＝0.3 Ω，長度l＝0.4 m的導體棒 ab橫放在U型金屬框架上，框架 質(zhì)量m2＝0.2 kg，放在絕緣水平 圖9－3－18 面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，相距0.4 m的MM′、NN′相互平行，電阻不計且足夠長．電阻R2＝0.1 Ω的MN垂直于MM′.整個裝置處于豎直向上的,勻強磁場中，磁感應強度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM′、NN′保持良好接觸，當ab運動到某處時，框架開始運動．設框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2. (1)求框架開始運動時ab速度v的大??； (2)從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q＝0.1 J．求該過程ab位移x的大?。?解析：(1)ab對框架的壓力 F1＝m1g 框架受水平面的支持力 FN＝m2g＋F1 依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力 F2＝μFN ab中的感應電動勢 E＝Blv MN中電流,答案：(1)6 m/s (2)1.1 m,點擊此圖片進入課下提知能,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,