电磁感应中的力电综合问题PPT教学课件

合集下载

专题10电磁感应第3讲电磁感应定律的综合应用(教学课件)-高考物理一轮复习

4．电磁感应中图像类选择题的两个常用方法
定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、排除法变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是分析物理量的正
负，以排除错误的选项根据题目所给条件定量写出两个物理量之间的函数关系，然函数法后由函数关系对图像进行分析和判断
例2 (2020年山东卷)(多选)如图所示，平面直角坐标系的第一和第
的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流I，沿顺时针方向为
正方向．图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像，则磁场B随
时间t变化的图像可能是下图中的
()
甲
乙
【答案】B
2．(2021年广东一模)(多选)如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两相同金属棒a、b垂直导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上．现两金属棒分别以初速度 2v0 和 v0 同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域．已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域，则a棒从进入到离开磁场区域的过程中，电流i随时间t的变化图像可能正确的有
()
【答案】AB
【解析】a 棒以速度 2v0 先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为 i0 ＝Bl·R2v0，a 棒受安培阻力做变减速直线运动，感应电流也随之减小，即 i－t 图像的斜率逐渐变小；设当 b 棒刚进入磁场时 a 棒的速度为 v1，此时的瞬时电流为 i1＝BRlv1.若 v1＝v0，即 i1＝BRlv0＝i20，此时双棒双电源反接，电流为零，不受安培力，两棒均匀速运动离开，i－t 图像中无电流的图像，故 A 正确，C 错误．
【解析】导体棒向右切割磁感线，由右手定则，知电流方向为 b 指向 a，由图像可知金属杆开始运动经 t＝5.0 s 时，电压为 0.4 V，根据闭合电路欧姆定律，得 I＝UR＝00..44 A＝1 A，故 A 正确；根据法拉第电磁感应定律，知 E＝BLv，根据电路结构，可知 U＝R＋R rE，解得 v＝5 m/s，故 B 错误；

新版高考物理第十章电磁感应 10-4-3 电磁感应问题的综合应用课件.ppt

电磁感应问题的综合应用
01 课堂互动 02 题组剖析 03 规范解答 04
课堂互动
应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与解决纯力学问题的分析方法相似，动力学中的物理规律在电磁学中同样适用，分析受力时只是多了个安培力或电场力或洛伦兹力。
题组剖析
典例 (20分) (2016·渝中区二模)如图，电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON与M′O′N′均固定在竖直面内，二者平行且正对，间距为L＝1 m，构成的斜面NOO′N′与MOO′M′跟水平面夹角均为α＝30°，两边斜面均处于垂直于斜面的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B＝0.1 T。t＝0时，将长度也为L，电阻R＝0.1 Ω的金属杆ab在轨道上无初速度释放。金属杆与轨道接触良好，轨道足够长。(g取10 m/s2，不计空气阻力，轨道与地面绝缘)求：
题组剖析
2．再读题―→过程分析―→选取规律
过程分析 ab杆由静止释放，ab杆做匀加速直线运动t＝2 s 时释放金属杆 cd，cd 由于受力
平衡，处于静止状态，ab 杆受力平衡，开始匀速下滑
选取对cd杆，平衡条件：mgsin α＝BIL 对 ab 杆
规律
牛顿第二定律：mgsin α＝ma 运动学公式：v＝at 法拉第电磁感应定律：E＝BLv
(1)t时刻杆ab产生的感应电动势的大小E； (2)在t＝2 s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO′M′上，发现cd恰能静止，求ab 杆的质量m以及放上杆cd后ab杆每下滑位移s＝1 m回路产1．读题―→抓关键点―→提取信息 (1)“光滑弯折金属轨道”―隐―含→不计杆与轨道间摩擦力 (2)“与 ab 完全相同的金属杆 cd”―隐―含→杆 ab、cd 的电阻、质量均相同 (3)“cd 恰能静止”―隐―含→cd 受力平衡，那么 ab 杆受力也平衡

人教版高中物理《电磁感应》优秀PPT课件

磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感
应电动势
分析磁通量的变化： ΔS=LvΔt
ΔΦ=BΔS =BLvΔt
产生的感应电动势为：
× × a× × × ×a ×
×××××
G×
×
×
v
×
×
×
×
× × b× × × b
E Φ BLvt BLv
t
t
第十一页，共17页。
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)如图：
5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.
V2 v 求线圈中的感应电动势。
②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应. 1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0 (2)①求出的是整个回路的感应电动势；
θ为v与B夹角
现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.
量是多少?
WF=0.1J Q=0.1J
M
a
N
R
B
rv
第十七页，共17页。
P
b
Q
第三页，共17页。
2.感应电动势的大小跟哪些因素有关？
（1）部分导体切割磁感线
实验现象：
①导体棒快速运动时，电流表指针偏转角度大，表明电路中的电流大，说明产生的感应电动势大。
②导体棒慢速运动时，电流表指针偏转角度小，表明电路中的电流小，说明产生的感应电动势小。
第四页，共17页。
（2）条形磁铁插入螺旋管
人教版高中物理选修3—2
第一页，共17页。
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？（1）闭合电路（2）磁通量变化

人教版高中物理《电磁感应》PPT优秀课件

L有效增大
C
L有效不变
L有效增大
第十九页，共29页。
• 解析： • 当右边进入磁场时，感应电流逆时针方向，
有效切割长度逐渐增大 • 当线框右边出磁场后，有效切割长度不变，
则产生感应电流的大小不变，但比刚出磁场时的有效长度缩短，导致感应电流的大小比刚出磁场时电流小，由楞次定律得，此时感应电流仍沿逆时针 • 当线框左边进入磁场时，有效切割长度在变大，但此时感应电流的方向是顺时针，即是负方向且大小增大
× × × ××
× × × ××
R
× × L×
×××
×× ××
V
× × × ××
N
第十页，共29页。
• 3．感生电动势与动生电动势的对比
产生原因移动电荷的非静电力回路中相当于电源的部分
方向判断方法
大小计算方法
感生电动势
动生电动势
磁场的变化
导体做切割磁感线运动
感生电场对自由电荷导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体
FN
解析：金属杆匀速运动，速度最大，此时受力平衡
有：mgsinθ＝F 安
此时金属杆电动势 Em＝BLvm
BC
安培力大小：F 安＝BImL＝B2LR2vm
F安
联立得：vm＝mgBR2·Ls2inα
G
第十八页，共29页。
题型3 电磁感应中的图象问题
E BLv
感应电流方向：右手定则
L：有效长度（投影到与速度垂直方向的长度）
通过克服安培力做功，把机械能或其他形 ※非静电力与洛伦兹力有关吗？
左手定则判安培力的方向若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。
式的能转化为电能。克服安培力做多少功，克服安培力做多少功，就产生多少电能。

电磁感应与电路的综合应用-PPT课件

1 E B r 2 2
电流方向从C到O
ω
E I R r0
C
U oc IR
E R R r0
B
O
A
R
例3.强磁场磁感应强度 B=0.2 T，磁场宽度L=3m，一正方形金属框边长 ab==1m ，每边电阻 r=0.2Ω ，金属框以 v=10m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图所示，求：（1）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的It图线（2）画出ab两端电压的U-t图线
2 2 B L v E 2 E B L vI F B I L F 2 2 R R
B Lv P Fv R 2 2 B Lv 2 W F L L 1 1 R
2 2 2 2
L2
L1 B
v F
Q W
q n R
E qIt t R R
例5.如图所示，abcd是粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框，导体MN有电阻，电阻与ad边电阻相同，可在ab边及dc边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处在垂直纸面向里的匀强磁场中（图中未画出），当MN由紧靠ad边向bc边匀速滑动过程中，以下说法中正确的是（） ABC A.MN中电流先减小后增大 B.MN两端电压先增大后减小 C.MN上拉力的功率先减小后增大 D.矩形线框中消耗的电功率先减小后增大
B 2 n r cos 30 0 t I n2 r s 0
2．图中，“∠” 形金属导轨COD上放有一根金属棒MN，拉动 MN使它以速度v 向右匀速平动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都为ρ ，那么MN在导轨上运动的过程中，闭合回路的 ) B ( A．感应电动势保持不变 B．感应电流保持不变 C．感应电流逐渐减弱 D．感应电流逐渐增强

高考物理二轮复习课件：电磁感应与力学综合问题

【例1】边长为h的正方形金属导线框，从图所示的
位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场
方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为H，上、下边界如图中虚线所示，H>h，试分析讨论从线框开始下落到完全穿过磁场区域的全过程中线框运动速度的变化情况．
【切入点】分析线圈受力，并将安培力大小与重力大小比较，得出F 合的大小和方向，再进行讨论．
2．电磁感应中的能量转化综合问题【例2】如图所示，一边长为 L的正方形闭合金属线框，其质量为m，回路电阻为R ， M 、 N 、 P为磁场区域的边界，且均为水平，上、下两部分磁场的磁感应强度均为 B，方向如图所示．图示所示位置线框的底边与M重合．现让线框由图示位置从静止开始下落，线框在穿过 N和P两界面的过程中均为匀速运动．若已知M、N之间的高度差为h1，h1>L.线框下落过程中线框平面始终保持竖直，底边始终保持水平，重力加速度为g，求： (1)线框穿过N与P界面的速度； (2)在整个运动过程中，线框产生的焦耳热．
(2)设撤去外力时棒的速度为 v，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 v2＝2ax⑥ 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为 W，由动能定理得 1 2 W＝0－2mv ⑦ 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2＝－W⑧ 联产⑥⑦⑧式，代入数据得 Q2＝1.8J⑨
(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2＝2∶1，可得 Q1＝3.6J⑩ 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知 WF＝Q1＋Q2⑪ 由⑨⑩⑪式得 WF＝5.4J
【解析】(1)当 Rx＝R 棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件 Mgsinθ＝F 安培力 F＝BIl Mgsinθ 解得 I＝ Bl 感应电动势 E＝Blv0 E 电流 I＝2R 2MgRsinθ 解得 v0＝ B2l2

第九章第3单元__电磁感应的综合应用

如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，
导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻。一质量m＝
0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T。棒在
水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀
解析：在PQ棒右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，
使金属棒加速，PQ棒减速，当获得共同速度时，回路
中感应电流为零，两棒都将匀速运动，A、B项错误。当一端或两端用导线连接时，PQ的动能将转化为内能而最终静止，C、D两选项正确。答案：CD
2.如图2所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域
2．(2013· 福州模拟)如图9－3－16所示，在
x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里。具有一
图9－3－16
定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合。令线框从t＝0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针方向为电流正方向)随时间t的变化图线(I－t图线)可
图9－3－18
进入磁场的这段时间内，线框运动的速度—时间图象不可能是图9－3－19中的 ( )
图9－3－19
解析：当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力等于重
力，则线框在从ab边开始进入磁场到cd边刚进入磁场前
做匀速运动，故A是可能的；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力小于重力，则线框做加速度逐渐减小的加速运动，最后可能做匀速运动，故C情况也可能；当ab边刚进入磁场时，若线框所受安培力大于重力，则线框做加速度逐渐减小的减速运动，最后可能做匀速运动，故D 可能；线框在磁场中不可能做匀变速运动，故B项是不可

9-3电磁感应中的综合应用

高考物理总复习
3．解决此类问题的步骤 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则) 确定感应电动势的大小和方向． (2)画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式． (3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系和稳定状态时受力特点及功率关系列方程，联立求解．
人教实验版
必考内容
人教实验版
必考内容
第9章
第3讲
高考物理总复习
[解析] (1)设小灯泡的额定电流为 I0，则：
2 P＝I0R
①
人教实验版
由题意，小灯泡保持正常发光，流经 MN 的电流 I＝2I0 此时金属棒 MN 受力平衡，下落速度最大，则： mg＝BIL③ mg 联立①②③，解得：B＝ 2L R . P ②
高考物理总复习
(2)棒过 cd 时下落高度为 h＝2rcos30° 3r ＝ 1 2 速度为 v2，根据能量守恒得 mgh－ mv2＝Q 2 可得 v 2＝5.0m/s 1 此时棒以下圆弧电阻为 R1＝ R＝3Ω，棒以上圆弧电 6 5 阻为 R2＝ R＝15Ω 6 R1R2 电路总电阻 R′＝＝2.5Ω R1＋R2
必考内容第9章第3讲
高考物理总复习
电磁感应中的力学问题
命题规律根据物体所受的力，分析运动状态，确
人教实验版
定某时刻的速度或加速度、最终速度等物理量．
必考内容
第9章
第3讲
高考物理总复习
如下图甲所示，一对足够长的平行光滑轨道固定在水平面上，两轨道间距 l＝0.5m，左侧接一阻值为 R ＝1Ω 的电阻．有一金属棒静止地放在轨道上，与两轨道垂直，金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面竖直向下的匀强磁场中．t＝0 时，用一外力 F 沿轨道方向拉金属棒，使金属棒以加速度 a＝0.2m/s2 做匀加速运动，外力 F 与时间 t 的关系如下图乙所示．

电磁感应的综合问题PPT课件人教课标版

考点3、应用楞次定律判断物体间的相对运动
例3、当磁铁从高处下落接近回路时（ A、p、q将相互靠拢 B、p、q将相互远离 C、磁铁的加速度仍为g D、磁铁的加速度小于g ）
变式训练、关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的判断是
F N先
运动趋势向
mg，
后
mg
考点4、法拉第电磁感应定律 E n 的应用 t
考点1、产生感应电流的条件
例1、下图能产生感应电流的是（）
变式训练
要使M所包围的小闭合线圈N中产生顺时针方向的感应电流，则导线运动情况可以是 A、匀速向右运动 B、匀速向左运动 C、加速向右运动 D、减速向右运动
考点2、感应电流方向的判定
例2、试判定流过R的电流方向和电容器极板的带电情况
磁场强度为B，则OA间的电势差为多少？
电磁感应的综合问题
一、电磁感应中的电路问题
ab长度为L，电阻同为R，求ab向右匀速运动距离为s的过程中，产生的热量为Q，求：（1）ab匀速运动的速度v的大小（2）电容器所带的电荷量q
二、电磁感应中的力学问题
ef长为L1、金属框质量为m，每边电阻为r，边长为L2，金属框刚好处于静止状态。求：（1）ab边的电流Iab是多大？（2）ef的运动速度是多大？
例4、求MN从左到右过程中，R上的电流强度的平均值、通过R的电荷量。
变式训棒切割磁感线的问题
ab=L、ac=L/2 MN以恒定速度 v向右运动，求：当MN滑过距离为L/3时，ac中的电流是多大？方向如何？
拓展：棒的有效长度为ab的弦长
考点六、导体棒转动切割磁感线问题
三、电磁感应中的能量问题
B=0.5T、R=1欧、 L=0.2m、杆和轨道内阻不计。求：（1）金属棒的最大速度。（2）重物从静止开始至匀速运动之后的某一时刻，下落高度为h，求这一过程中R 上产生的热量。

84知识讲解电磁感应中的力电综合问题(提高)(20210113231900)

物理总复习：电磁感应中的力电综合问题【考纲要求】1、知道电磁感应现象中的电路问题、力学问题、图像问题及能量转化问题； 2 、知道常见电磁感应现象中与电学相关问题的一般分析思维方法，会画等效电路图 3、知道电磁感应现象中与力学相关的运动和平衡问题的分析思路； 4、理解安培力做功在电磁感应现象中能量转化方面所起的作用；【考点梳理】考点一、电磁感应中的电路问题要点诠释：1、求解电磁感应中电路问题的关键是分析清楚内电路和外电路。

切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路。

2、几个概念电源的路端电压 U ，U IR E U r E Ir （R 是外电路的电阻）。

电动势和某电阻两端的电压三者的区别：某段导体作为外电路时，它两端的电压就是电流与其电阻的乘积。

某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，-S E n — nS — nB — tt t1 2E BLv , E —BL 2，E nBS sin t （交流电） 2（2）明确电源的正、负极：根据电源内部电流的方向是从负极流向正极，即可确定源”的正、负极。

（3）明确电源的内阻：相当于电源的那部分电路的电阻。

（4）明确电路关系：即构成回路的各部分电路的串、并联关系。

（5）结合闭合电路的欧姆定律：结合电功、电功率等能量关系列方程求解。

考点二、电磁感应中的力学问题要点诠释：电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系，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程再趋于一个稳定状态，故解决这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。

1、受力情况、运动情况的动态分析思路电源电动势E BLv 或E电源内电路电压降U r Ir ,n ——。

tr 是发生电磁感应现象导体上的电阻。