20xx新課標(biāo)高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件第九章第3單元電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用-wenkub
2023-01-21 14:11:29 本頁面
【正文】 度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。 (5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，如分析斜率的變化、截距等。 電磁感應(yīng)圖象問題 電磁感應(yīng)圖象問題的解決方法 (1)明確圖象的種類，即是 B－ t圖象還是 Φ－ t圖象，或 E－ t圖象、 I－ t圖象等。切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源，利用 E ＝ nΔ ΦΔ t或 E ＝ Bl v sin θ 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，利用右手定則或楞次定律判斷電流方向。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ，方向垂直紙面向里。 (2) 電源電動(dòng)勢(shì)的大小可由 E ＝ Bl v 或 E ＝ n Δ ΦΔ t 求得。 ac之間連接一阻 值為 R的電阻， ef為一垂直于 ab和 cd的金屬桿，它與ab和 cd接觸良好并可沿軌道方向無摩擦地滑動(dòng)，其電阻可忽略。 從 BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開始計(jì)時(shí)，到 A點(diǎn) 離開磁場(chǎng)區(qū)為止的過程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況 (以逆時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?)是圖 9－ 3－ 5中的 ( ) 圖 9－ 3－ 4 圖 9－ 3－ 5 解析： BC邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由右手定則可判定電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，是正值，隨線框進(jìn)入磁場(chǎng)，有效長(zhǎng)度 l逐漸減小，由 E＝ Blv得電動(dòng)勢(shì)均勻減小，即電流均勻減?。划?dāng)線框剛出磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度 l最大，故電流最大，且為順時(shí)針方向，是負(fù)值，此后電流均勻減小，故只有 A圖象符合要求。 2．問題類型 (1)由給定的電磁感應(yīng)過程判斷或畫出正確的圖象。 圖 9－ 3－ 3 提示： 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： E ＝ nΔ ΦΔ t＝ nS 一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為R2的金屬導(dǎo)線 ab 垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力 F 的作用下以速度 v 向右勻速運(yùn)動(dòng)，則 ( 不計(jì)導(dǎo)軌電阻 ) ( ) [試一試 ] 圖 9－ 3－ 2 A．通過電阻 R的電流方向?yàn)?P→ R→ M B． a、 b兩點(diǎn)間的電壓為 BLv C． a端電勢(shì)比 b端高 D．外力 F做的功等于電阻 R上發(fā)出的焦耳熱 解析： 由右手定則可知通過金屬導(dǎo)線的電流由 b 到 a ，即通過電阻 R 的電流方向?yàn)?M → R → P ， A 錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 BL v ，而 a 、 b 兩點(diǎn)間的電壓為等效電路路端電壓，由閉合電路歐姆定律可知， a 、 b 兩點(diǎn)間電壓為23BL v ， B 錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)線可等效為電源，在電源內(nèi)部，電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì)，所以 a端電勢(shì)高于 b 端電勢(shì)， C 正確；根據(jù)能量守恒定律可知，外力做功等于電阻 R 和金屬導(dǎo)線產(chǎn)生的焦耳熱之和， D 錯(cuò)誤。 (2)該部分導(dǎo)體的電阻或線圈的電阻相當(dāng)于電源的 ，其余部分是 。電磁感應(yīng)中的電路問題 [想一想 ] 用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為 m，正方形的一半放在垂直于紙面向里 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖 9－ 3－ 1所示。 2．電源電動(dòng)勢(shì)和路端電壓 (1)電動(dòng)勢(shì)： E＝ Blv或 E＝ 。 答案： C 電磁感應(yīng)的圖象問題 [想一想 ] 圓形導(dǎo)線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。Δ BΔ t，由 B － t 圖象知， 1 ～ 3 s ， B 的變化率相同， 0 ～ 1 s 、 3 ～ 4 s ， B 的變化率相同，再結(jié)合楞次定律， 0 ～ 1 s 、 3 ～ 4 s內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向， 1 ～ 3 s 內(nèi)感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。 (2)由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。 答案： A 電磁感應(yīng)中的力學(xué)綜合問題 [記一記 ] 1 ． 安培力的大小 ???????感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： E ＝ 感應(yīng)電流： I ＝ 安培力公式： ? F ＝B2l2vR Blv ERF＝ BIl 2．安培力的方向 (1)先用 確定感應(yīng)電流方向，再用 確定安培力方向。整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B。 2．對(duì)電磁感應(yīng)電路的理解 (1)在電磁感應(yīng)電路中，相當(dāng)于電源的部分把其他形式的能通過電流做功轉(zhuǎn)化為電能。現(xiàn)有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，電阻為R2的均勻?qū)w棒 MN 架在導(dǎo)線框上，開始時(shí)緊靠 ac ，然后沿 ab 方向以恒定速度 v 向 b 端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與 ac 平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸，當(dāng) MN 滑過的距離為L(zhǎng)3時(shí)，導(dǎo)線 ac 中的電流為多大？方向如何？ 圖 9－ 3－ 7 [審題指導(dǎo) ] 處理此類問題的關(guān)鍵在于：①明確切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻是電源的內(nèi)阻，其他部分為外電路，電源的正負(fù)極由右手定則來判定；②畫出等效電路圖，并結(jié)合閉合電路歐姆定律等有關(guān)知識(shí)解決相關(guān)問題。 (2)分析電路結(jié)構(gòu) (內(nèi)、外電路及外電路的串、并聯(lián)關(guān)系 )，畫出等效電路圖。 (2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。 (6)判斷圖象 (或畫圖象或應(yīng)用圖象解決問題 )。 t ＝ 0 時(shí)對(duì)金屬棒施一平行于導(dǎo)軌的外力 F ，金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過 R 的感應(yīng)電流隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系如圖乙所示。 4．電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問題 (1)解決這類問題的關(guān)鍵是通過運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度求最大值或最小值的條件。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。 [審題指導(dǎo) ] 第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn) MN向上加速， M′ N′ 向下加速 細(xì)線燒斷， F不變 拉力 F與兩桿重力平衡 外力 F作用在桿 MN上，兩桿水平靜止 獲取信息 關(guān)鍵點(diǎn) 第二步：找突破口 (1)要求 “兩桿速度之比 ”→ 可利用 v＝ at，速度之比等于加速度之比。 2．解題的一般步驟 (1)確定研究對(duì)象 (導(dǎo)體棒或回路 )； (2)弄清電磁感應(yīng)過程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化； (3)根據(jù)能量守恒定律列式求解。棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以 a＝ 2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)。 [ 解析 ] (1) 設(shè)棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 Δ t ，回路的磁通量變化量為 Δ Φ ，回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E ，由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E ＝Δ ΦΔ t① 其中 Δ Φ ＝ Blx ② 設(shè)回路中的平均電流為 I ，由閉合電路的歐姆定律得 I ＝ER ＋ r③ 則通過電阻 R 的電荷量為 q ＝ I Δ t ④ 聯(lián)立 ①②③④ 式，代入數(shù)據(jù)得 q ＝ C ⑤ (2) 設(shè)撤去外力時(shí)棒的速度為 v ，對(duì)棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v2＝ 2 ax ⑥ 設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過程中安培力做功為 W ，由動(dòng)能定理得 W ＝ 0 －12m v2⑦ 撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱 Q 2 ＝－ W ⑧ 聯(lián)立 ⑥⑦⑧ 式，代入數(shù)據(jù)得 Q 2 ＝ J ⑨ (3) 由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶
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