高考物理 第3讲 专题　电磁感应的综合应用考点知识总复习教案38.doc

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1、第3讲　专题　电磁感应的综合应用考点一　电磁感应中的力学问题1．题型特点：电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起，解决这类问题，不仅要应用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、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等．要将电磁学和力学的知识综合起来应用．2．解题方法(1)选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；(2)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(3)求回路中的电流大小；(4)分析其受力情况；(5)分析研究对象所受

2、各力的做功情况和合外力做功情况，选定所要应用的物理规律；(6)运用物理规律列方程求解．电磁感应力学问题中，要抓好受力情况、运动情况的动态分析：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定状态．附：安培力的方向判断3．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系【典例1】一个质量m＝0.1kg的正方形金属框总电阻R＝0.5Ω，金属框放在表面绝缘的斜面AA′B′B的顶端(金属框上边与AA′重合)，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(

3、金属框下边与BB′重合)，设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为x，那么v2－x图象如图9－3－1所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，金属框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10m/s2，sin53°＝0.8；cos53°＝0.6.(1)根据v2－x图象所提供的信息，计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间T；(2)求出斜面AA′B′B的倾斜角θ；(3)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；图9－3－1解析　(1)由v2－x图象可知：x1＝0.9m　v1＝3m/s做匀加速运动x2＝1.0m　v1＝3m/s做匀速运动x3＝1.6m，末速度v2＝5m/s，做匀加速运动设线框在以上三段

4、的运动时间分别为t1、t2、t3.则x1＝v1t1　所以t1＝0.6s　x2＝v1t2　所以t2＝sx3＝(v1＋v2)t3　t3＝0.4s　T＝t1＋t2＋t3＝s.(2)线框加速下滑时，由牛顿第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma由a＝5.0m/s2得θ＝53°.(3)线框通过磁场时，线框做匀速运动，线框受力平衡＋μmgcosθ＝mgsinθ线框的宽度L＝d＝0.5x2＝0.5m得B＝T.答案　(1)s　(2)53°　(3)T【变式1】如图9－3－2甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1m，上端接有电阻R＝3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质

5、量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图象如图9－3－2乙所示(取g＝10m/s2)．求：图9－3－2(1)磁感应强度B的大小．(2)杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻R产生的热量．解析　(1)由图象知，杆自由下落0.1s进入磁场以v＝1.0m/s做匀速运动产生的电动势E＝BLv杆中的电流I＝杆所受安培力F安＝BIL由平衡条件得mg＝F安代入数据得B＝2T.(2)电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝0.075J.答案　(1)2T　(2)0.075J考点二　电磁感应中的电学问题1．题型特点：磁通量发

6、生变化的闭合电路或切割磁感线导体将产生感应电动势，回路中便有感应电流．从而涉及电路的分析及电流、电压、电功等电学物理量的计算．2．解题方法(1)确定电源．切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，利用E＝Blvsinθ或E＝n求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向．如果在一个电路中切割磁感线的有几个部分但又相互联系，可等效成电源的串、并联．(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串并联关系)，画出等效电路图．(3)利用电路规律求解．主要应用欧姆定律及串并联电路的基本性质等列方程求解．【典例2】如图9－3－3所示，图9－3－3匀强磁场

7、B＝0.1T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同，电阻为Ω，框架电阻不计，电阻R1＝2Ω，R2＝1Ω，当金属棒以5m/s的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C为0.3μF，则充电量多少？解析　(1)由E＝BLv得E＝0.1×0.4×5V＝0.2VR＝＝Ω＝ΩI＝＝A＝0.2A(2)路端电压U＝IR＝0.2×V＝VQ＝CU2＝CU＝0.3×10－6×C＝4×10－8C答案　(1)0.2A　(2