高三物理法拉第电磁感应定律的综合应用.ppt

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1、●自主学习1．电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到的作用，因此电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起．2．解决这类问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则等；另一方面还要考虑力学的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理等．安培力●深化拓展两种常见类型类型“电—动—电”型“动—电—动”型示意图棒ab长为L、质量m、电阻R，导轨光滑水平，电阻不计棒ab长L、质量m、电阻R、导轨光滑，电阻不计类型“电—动—电”型“动—电—动”型分析S闭合，棒ab受安培力F＝，此时a＝，棒ab速度v↑→感应电动势BL

2、v↑→与电源电动势反接使电流I↓→安培力F＝BIL↓→加速度a↓，当安培力F＝0(a＝0)时，v最大，最后匀速运动棒ab释放后下滑，此时a＝gsinα，棒ab速度v↑→感应电动势E＝BLv↑→电流I＝↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓，当安培力F＝mgsinα(a＝0)时，v最大，最后匀速运动●针对训练如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁场应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()A．如果B增大，vm将变

3、大B．如果α变大，vm将变大C．如果R变大，vm将变大D．如果m变小，vm将变大解析：以金属杆为研究对象，受力如图．根据牛顿第二定律得mgsinα－F安＝ma，其中F安＝当a→0时，v→vm，结合此式分析即得B、C选项正确．答案：BC●自主学习1．电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到作用．因此要维持安培力存在，必存有“外力”克服做功．此过程中，其他形式的能转化为．“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力安培力电能电能同理，安培力做功的过程

4、，是转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功，就有多少转化为其他形式的能．电能电能●深化拓展电能求解思路主要有三种：(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；(2)利用能量守恒求解：机械能的减小量等于产生的电能；(3)利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算．●针对训练(2009·高考天津理综)如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间

5、内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量D．电阻R上放出的热量解析：本题考查了能量守恒及电磁感应相关知识，意在考查考生的综合运用物理知识解决物理问题的能力．对金属棒受力分析可知，设金属棒所受重力为G、上升高度h，则根据能量守恒可得：Fh－W安＝Gh＋E，即拉力及安培力所做的功的代数和等于金属棒机械能的增加量，A正确．答案：A●规律方法电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是安培力．分析此类问题首先应明确两大研究对象及其之间的相互制约关系：这类问题中的导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过

6、程再趋于一个稳定状态，故正确进行动态分析确定最终状态是关键．可分别从运动和力的关系入手，运用牛顿第二定律；也可从能量关系入手，运用动能定理或动量守恒定律．【例1】如图(a)所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b向a方向看到的装置如图(b)所示，请在此图中画

7、出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．[思维点拨]杆ab由静止开始加速下滑，由于电磁感应现象，杆受到随速度增大而增大的安培力，方向沿斜面向上．当安培力大小等于重力沿斜面向下的分力时，杆ab速度达最大值．[解析](1)如图所示，杆ab受：重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直于斜面向上；安培力F，沿斜面向上．(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时电路中电流ab杆受到安培力F＝BIL＝根据牛顿运动定律，有ma＝mgs

8、inθ－F＝mgsinθ－a＝gsin